CN216209899U - 一种低温漂相位测距仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温漂相位测距仪，包括：光机本体、激光二极管、第一光敏器件、第二光敏器件；激光二极管发射激光光束a至被测目标表面，所述激光光束a经被测目标反射后照射在所述光机本体中的接收透镜上并经所述接收透镜被所述第一光敏器件接收；激光二极管发射激光光束b至第二反射面，激光光束b经第二反射面反射后被所述第二光敏器件接收。本实用新型中，通过激光二极管发射出的光束经过物体反射照射到第一光敏器件上，可以得出相位Ta，并通过同一个激光二极管发射出的同一光束的一部分被光机反射照射到第二光敏器件上得出相位Tb，Ta与Tb相减消除激光二极管的温漂，实现消除温度变化带来的误差。

Description

一种低温漂相位测距仪

技术领域

本实用新型涉及板技术领域，尤其涉及一种低温漂相位测距仪。

背景技术

公知的，相位式激光测距仪是通过测量连续的调制光波往返距离产生的相位延迟，间接的测定光在空气中往返与待测目标间的飞行时间，从而计算出被测距离，其实现方法为：将高频信号f1调制在半导体激光管上，使激光管上产生连续高频率变化的明暗激光，光电二极管上调制高频信号f2，光电二极管接收到被测目标反射回来的激光后，经光电二极管混频滤波后得到低频信号f1-f2，通过计算低频信号(f1-f2)相位，从而计算被测距离，激光二极管在对调制在其上的信号有一定的相位延迟，不同温度相位延迟不同。这样会造成激光测距仪在不同温度下，测距结果会有误差。现有的解决方式多包括三种，第一种，配置2颗激光管+2颗光电二极管，其实现方法为：2颗激光管编号为La，Lb；2颗光电二极管编号为Aa，Ab；La发射出的光束(或经过物体反射)分别照射到Aa，Ab上，可以得出相位Ta，Tb，Ta与Tb作差可以消除La的温漂；Lb发射出的光分别照射到Aa，Ab上，可以得到相位Sa，Sb，Sa与Sb作差可以消除Lb的温漂，但是该方案成本高；

第二种，配置颗激光管+1颗光电二极管，其实现方法为：2颗激光管编号为La，Lb；光电二极管编号为Aa；La发射出的光束经物体反射照射到Aa上，可以得出相位Ta。Lb发射出的光经过光机内部固定光路照射到Aa上，可以得到相位Tb。Ta与Tb作差可以消除部分温漂，该方案其温漂取决于两个激光二极管的温漂特性，温漂一致性不好；

第三种，配置1颗激光管+1颗光电二极管，其实现方法为：颗激光管编号为La；光电二极管编号为Aa；La发射出的光束经过物体反射照射到Aa上，可以得出相位Ta。该方案温漂大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低温漂相位测距仪，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种低温漂相位测距仪，包括：光机本体、激光二极管、第一光敏器件、第二光敏器件；所述激光二极管发射激光光束a至被测目标表面，所述激光光束a经被测目标反射后照射在所述光机本体中的接收透镜上并经所述接收透镜被所述第一光敏器件接收；所述激光二极管发射激光光束b至第二反射面，所述激光光束b经第二反射面反射后被所述第二光敏器件接收。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述光机本体的内部设置有发光二极管LED，所述发光二极管LED发射低频LED光束至第一反射面，所述低频LED光束经第一反射面反射后被所述第一光敏器件接收。

作为上述技术方案的进一步描述：

还包括信号发生器DDS，所述信号发生器DDS产生频率f1和频率f2，频率f1调制在激光二极管上，频率f2调制在第一光敏器件以及第二光敏器件上，以实现频率f1和频率f2在第一光敏器件以及第二光敏器件输出端通过IV转换电路以及放大电路与单片机电性连接，即第一光敏器件接收激光光束a后通过IV转换电路以及放大电路处理后传输至单片机计算获得相位Ta，相位Ta表征被测物体距离。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第二光敏器件输出端通过IV转换电路以及放大电路与单片机电性连接，所述第二光敏器件接收激光光束b后通过IV转换电路以及放大电路处理后传输至单片机计算获得相位Tb，相位Tb表征激光光束b经过第二反射面反射后，到达第二光敏器件经过的距离，其中，相位Tb为固定值。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一光敏器件、第二光敏器件均为雪崩光电二极管，所述第一光敏器件、第二光敏器件用于把接收的光信号转换为电流信号。

本实用新型提供了一种低温漂相位测距仪。具备以下有益效果：

该低温漂相位测距仪通过激光二极管发射出的光束经过物体反射照射到第一光敏器件上，可以得出相位Ta，并通过同一个激光二极管发射出的同一光束的一部分被光机反射照射到第二光敏器件上，可以得出相位Tb，Ta与Tb相减消除激光二极管的温漂，以消除温度变化带来的误差，显著降低测量误差，提高测量的精确度，其次，通过发光二极管LED产生一固定强度的光束经第一反射面反射后被第一光敏器件接收，当环境温度变化时，第一光敏器件的增益倍数也随之发生变化，使得输出信号大小发生变化，从而确定第一光敏器件的增益系数，实现对第一光敏器件的增益系数进行调整。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种低温漂相位测距仪的整体结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种低温漂相位测距仪的电路原理图。

图例说明：

1、第一反射面；2、第一光敏器件；3、激光二极管；4、发光二极管LED；5、光机本体；6、接收透镜；7、第二反射面；8、激光光束a；9、激光光束b；10、第二光敏器件；11、低频LED光束。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-2，一种低温漂相位测距仪，包括：光机本体5、激光二极管3、第一光敏器件2、第二光敏器件10；激光二极管3发射激光光束a8至被测目标表面，激光光束a8经被测目标反射后照射在光机本体5中的接收透镜6上并经接收透镜6被第一光敏器件2接收；激光二极管3发射激光光束b9至第二反射面7，激光光束b9经第二反射面7反射后被第二光敏器件10接收。具体的，本实施例提供的一种低温漂相位测距仪，第一光敏器件2、第二光敏器件10均为雪崩光电二极管，第一光敏器件2、第二光敏器件10用于把接收的光信号转换为电流信号，通过激光二极管3发射出的光束经过物体反射照射到第一光敏器件2上，可以得出相位Ta，并通过同一个激光二极管3发射出的同一光束的一部分被光机本体5反射照射到第二光敏器件10上，可以得出相位Tb，Ta与Tb相减消除激光二极管3的温漂，以消除温度变化带来的误差，显著降低测量误差，提高测量的精确度。

光机本体5的内部设置有发光二极管LED4，发光二极管LED4发射低频LED光束11至第一反射面1，低频LED光束11经第一反射面1反射后被第一光敏器件2接收。具体的，通过发光二极管LED4产生一固定强度的低频LED光束11光束经第一反射面1反射后被第一光敏器件2接收，当环境温度变化时，第一光敏器件2的增益倍数也随之发生变化，使得输出信号大小发生变化，从而通过单片机确定第一光敏器件2的增益系数，最终实现对第一光敏器件2的增益系数进行调整。

还包括信号发生器DDS，信号发生器DDS产生频率f1和频率f2，频率f1调制在激光二极管3上，频率f2调制在第一光敏器件2以及第二光敏器件10上，以实现频率f1和频率f2在第一光敏器件2以及第二光敏器件10上分别混频。

第一光敏器件2输出端通过IV转换电路以及放大电路与单片机电性连接，即第一光敏器件2接收激光光束a8后通过IV转换电路以及放大电路处理后传输至单片机计算获得相位Ta，相位Ta表征被测物体距离。第二光敏器件10输出端通过IV转换电路以及放大电路与单片机电性连接，第二光敏器件10接收激光光束b9后通过IV转换电路以及放大电路处理后传输至单片机计算获得相位Tb，相位Tb表征激光光束b9经过第二反射面7反射后，到达第二光敏器件10经过的距离，其中，相位Tb为固定值。

工作原理，该低温漂相位测距仪的测距方法为：首先通过激光二极管3发射激光光束a8经被测目标反射后经过接收透镜6被第一光敏器件2接收，再通过IV转换电路，放大电路以及单片机处理计算出相位Ta；在通过激光二极管3发射激光光束b9经第二反射面7反射后被第二光敏器件10接收，再通过IV转换电路，放大电路以及单片机处理计算出相位Tb；当温度变化时，调制到激光二极管3上的相位信息会发生变化t，此时Ta、Tb会发生相应变化，变化后分别用符号Ta’，Tb’表示；Ta’＝Ta+t；Tb’＝Tb+t；则被测距离为D，D＝Ta’-Tb’＝Ta-Tb。

该低温漂相位测距仪的增益调节方法为：通过发光二极管LED4发出固定强度的低频LED光束11经过第一反射面1照射在第一光敏器件2上；由于第一光敏器件2的增益倍数与温度相关，当环境温度变化时，第一光敏器件2的增益倍数也随之发生变化，使得输出信号大小发生变化；最终通过单片机根据信号大小变化调整第一光敏器件2的增益倍数。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低温漂相位测距仪，其特征在于，包括：光机本体(5)、激光二极管(3)、第一光敏器件(2)、第二光敏器件(10)；

所述激光二极管(3)发射激光光束a(8)至被测目标表面，所述激光光束a(8)经被测目标反射后照射在所述光机本体(5)中的接收透镜(6)上并经所述接收透镜(6)被所述第一光敏器件(2)接收；

所述激光二极管(3)发射激光光束b(9)至第二反射面(7)，所述激光光束b(9)经第二反射面(7)反射后被所述第二光敏器件(10)接收。

2.根据权利要求1所述的一种低温漂相位测距仪，其特征在于，所述光机本体(5)的内部设置有发光二极管LED(4)，所述发光二极管LED(4)发射低频LED光束(11)至第一反射面(1)，所述低频LED光束(11)经第一反射面(1)反射后被所述第一光敏器件(2)接收。

3.根据权利要求1所述的一种低温漂相位测距仪，其特征在于，还包括信号发生器DDS，所述信号发生器DDS产生频率f1和频率f2，频率f1调制在激光二极管(3)上，频率f2调制在第一光敏器件(2)以及第二光敏器件(10)上，以实现频率f1和频率f2在第一光敏器件(2)以及第二光敏器件(10)上分别混频。

4.根据权利要求1所述的一种低温漂相位测距仪，其特征在于，所述第一光敏器件(2)输出端通过IV转换电路以及放大电路与单片机电性连接，即第一光敏器件(2)接收激光光束a(8)后通过IV转换电路以及放大电路处理后传输至单片机计算获得相位Ta，相位Ta表征被测物体距离。

5.根据权利要求1所述的一种低温漂相位测距仪，其特征在于，所述第二光敏器件(10)输出端通过IV转换电路以及放大电路与单片机电性连接，所述第二光敏器件(10)接收激光光束b(9)后通过IV转换电路以及放大电路处理后传输至单片机计算获得相位Tb，相位Tb表征激光光束b(9)经过第二反射面(7)反射后，到达第二光敏器件(10)经过的距离，其中，相位Tb为固定值。

6.根据权利要求1所述的一种低温漂相位测距仪，其特征在于，所述第一光敏器件(2)、第二光敏器件(10)均为雪崩光电二极管，所述第一光敏器件(2)、第二光敏器件(10)用于把接收的光信号转换为电流信号。

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