CN206311068U - 限幅相位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种限幅相位检测装置，包括峰值检测电路、中断检测电路、信号整形电路、检相计、调制信号发生器、计数器和微处理器，所述微处理器信号连接峰值检测电路和中断检测电路，所述信号整形电路信号连接中断检测电路和检相计，所述检相计通过计数器连接微处理器，检相计同时连接调制信号发生器。本实用新型具有以下优势：解决了当发射信号与接收信号幅值相差过大或者过小时，会出现测相不准确，测量的数据变化较大，甚至出现测量数据错误的问题。

Description

限幅相位检测装置

技术领域

本实用新型属于线性尺寸测量技术领域，尤其是涉及一种限幅相位检测装置。

背景技术

相位法激光测距技术是通过测量调制激光在待测距离间飞行引起的相位变化来测量距离的。测距***通过检测发射信号的初相位和接收信号的初相位进行比较，然后得到被测目标与测距***之间的距离值。相位法测距原理框图见图1。

发出的光波，经调制器成调制波，经发射器发出调制光，沿测线传播被反射器反回后，被接收器接收，得到测距信号，经放大送到相位计，与发射时刻送到相位计的起始信号(基准信号或参考信号)进行相位比较，得到发射时刻和接收时刻调制光波的相位差，然后由计数显示单元计算并显示相位的距离值。

现有相位法激光测距产品中，采用发射信号与接收信号相位直接比对的方法，如果在测量装置与被测物之间有物体闪动，或者空气抖动都有可能造成测量数值跳动较大，甚至出现错数的现象。

发明内容

分析出现上述问题的原因：是由于发射信号与接收信号幅度相差较大，造成幅相误差。见图2，当接收信号分别为接收信号1和接收信号2时，由于幅值不同，测相产生的相位差分别为和造成检相不准确，从而测量的距离值不准确。当接收信号过大或过小以后会使测量结果相差很大，而不能使用，甚至测距数据错误。

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种限幅相位检测装置，以解决现有技术在测量相位差时由于发射信号与接收信号幅度相差较大时测量相位差不准确，造成测距数值跳动较大或者出现错数的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种限幅相位检测装置，包括峰值检测电路、中断检测电路、信号整形电路、检相计、调制信号发生器、计数器和微处理器，所述微处理器信号连接峰值检测电路和中断检测电路，所述信号整形电路信号连接中断检测电路和检相计，所述检相计通过计数器连接微处理器，检相计同时连接调制信号发生器。

进一步的，所述峰值检测电路由依次连接的检波器、积分器和限幅保护器组成，所述检波器为二极管D1；所述积分器是由电容C1、电容C2、电阻R4依次连接构成的积分器；所述限幅保护器采用稳压二极管D2。

进一步的，所述中断检测电路是由4个比较器构成的窗口比较器。

进一步的，所述信号整形电路由二极管和比较器组成，包括二极管D1、二极管D2、比较器和两个与非门，所述比较器的反向输入端接地，正向输入端连接测距信号，比较器的正向输入端还通过反向并联的二极管D1和二极管D2接地，比较器的输出端分别连接两个与非门的一个输入端，两个与非门的另一个输入端连接中断检测电路。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型解决了当发射信号与接收信号幅值相差过大或者过小时，会出现测相不准确，测量的数据变化较大，甚至出现测量数据错误的问题；

(2)电路结构简单，容易实现。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为相位法测距原理框图；

图2为产生幅相误差的波形图；

图3为相位法测距接收***及本实用新型限幅相位测量装置的原理框图；

图4为本实用新型所述峰值检测电路电路部分的电路图；

图5为本实用新型所述中断检测电路电路部分的电路图；

图6为本实用新型所述信号整形电路电路部分的电路图；

图7为图3的限幅相位测量装置部分的局部放大图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例限幅相位检测装置，如图3至7所示，包括峰值检测电路、中断检测电路、信号整形电路、检相计、调制信号发生器、计数器和微处理器，所述微处理器信号连接峰值检测电路和中断检测电路，所述信号整形电路信号连接中断检测电路和检相计，所述检相计通过计数器连接微处理器，检相计同时连接调制信号发生器。

所述峰值检测电路由依次连接的检波器、积分器和限幅保护器组成，如图4所示，所述检波器采用一二极管D1实现，检出测距信号的峰值电压；所述积分器是由电容C1、电容C2、电阻R4构成的积分器，将峰值保持住；所述限幅保护器采用稳压二极管D2，形成稳定的峰值电压值给微处理器的A/D采集端；所述测距信号通过电阻R1连接二极管D1的正极，通过电阻R2接地，二极管的阴极通过电阻R3接地。

所述中断检测电路是由4个比较器构成的窗口比较器，如图5所示，所述中断检测电路直接与信号整形电路相连，用于控制信号整形电路的输出。

所述信号整形电路由二极管和比较器组成，具体电路如图6所示，包括二极管D1、二极管D2、比较器和两个与非门，所述比较器的反向输入端接地，正向输入端连接测距信号，比较器的正向输入端还通过反向并联的二极管D1和二极管D2接地，起到稳压作用；比较器的输出端分别连接两个与非门的一个输入端，两个与非门的另一个输入端连接中断检测电路。

工作过程为：

接收器接收到返回信号以后，信号先经过前置放大、混频、检波、带通滤波、信号放大，最终得到测距信号；测距信号分三路：

第一路测距信号通过峰值检测电路进行信号峰值检测电路，传输给微处理器的A/D采集端口，微处理器根据采集到的峰值，判断测距信号是强还是弱，后再通过调整输出PWM信号占空比来调节接收管APD的偏置电压，形成闭环；实现当测距信号的峰值电压高于设定值时，微处理器的PWM输出占空比较低的信号，从而使得接收管APD的偏执电压调低，接收管的信号放大倍数降低，信号幅值降低；当测距信号的峰值电压低于设定值时，微处理器输出的PWM的占空比较高，从而使得接收管APD的偏执电压调高，接收管的信号放大倍数增加，信号幅值增高，使测距信号的幅值达到正常范围。属于对测距信号幅度的粗调制，是测距信号整体调节。

第二路测距信号进入所述中断检测电路，窗口比较器有上限和下限两个限幅电压，当测距信号幅值在上下限范围内时，测距信号作为合格信号进行正常的检相计测距。当测距信号幅值超出上下限范围，即幅值低于下限限幅电压或者幅值高于上限限幅电压时，中断检测电路立即输出锁定信号给信号整形电路，锁定信号整形电路，停止检相，直到测距信号幅值恢复到上下限范围内以后，才立即重新启动检相，保证了测量的正确性和准确性。

中断检测电路连接微处理器，当测距信号幅值超出上下限范围时给微处理器发送中断信号。当微处理器检测到中断检测电路输出的低电平时，微处理器进入中断处理程序，锁定计数器输入微处理器的计数值，并进行计算处理。中断以后计数器的计数值将做清空处理，不作为测距数据。直到中断检测输出恢复高电平，微处理器重新对计数器计数

此电路为测距信号幅值细微甄选电路，它对每一个周期的测距信号都进行甄选，合格的周期作为测距信号正常测量，不合格的信号周期信号被检测出来后，立即锁定电路停止检相，保证测量准确性。此电路能将一系列连续测量信号中，不符合要求的信号周期筛选掉，从而保证测量准确性。当测量装置与被测物之间有大气抖动，或者有障碍物时隐时现时，都能保证测量准确性，大大提升了测距仪的性能和稳定性。

第三路测距信号进入信号整形电路进行正常的整形处理，将模拟信号变成数字信号后再通过检相计检相，最后通过计数器输到微处理器，进行计数得到测距信息。

第三路信号进入整形电路，将模拟信号变成数字信号进行检相，得到测距信息。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.限幅相位检测装置，其特征在于：包括峰值检测电路、中断检测电路、信号整形电路、检相计、调制信号发生器、计数器和微处理器，所述微处理器信号连接峰值检测电路和中断检测电路，所述信号整形电路信号连接中断检测电路和检相计，所述检相计通过计数器连接微处理器，检相计同时连接调制信号发生器。

2.根据权利要求1所述的限幅相位检测装置，其特征在于：所述峰值检测电路由依次连接的检波器、积分器和限幅保护器组成，所述检波器为二极管D1；所述积分器是由电容C1、电容C2、电阻R4依次连接构成的积分器；所述限幅保护器采用稳压二极管D2。

3.根据权利要求1所述的限幅相位检测装置，其特征在于：所述中断检测电路是由4个比较器构成的窗口比较器。

4.根据权利要求1所述的限幅相位检测装置，其特征在于：所述信号整形电路由二极管和比较器组成，包括二极管D1、二极管D2、比较器和两个与非门，所述比较器的反向输入端接地，正向输入端连接测距信号，比较器的正向输入端还通过反向并联的二极管D1和二极管D2接地，比较器的输出端分别连接两个与非门的一个输入端，两个与非门的另一个输入端连接中断检测电路。