[发明专利]相位激光测距仪及激光测距方法

权利要求书

1.一种相位激光测距仪，其特征在于：包括光路部份和电路部份，

光路部分采用双反射镜结构或无双反射镜结构，

所述双反射镜结构包括有激光发射器、挡板反射器、双反射镜、物镜、凹 面反射器、滤光片及探测器，其中挡板反射器置于激光发射器前方，双反射镜、 物镜、凹面反射器及滤光片依次置于探测器前方，凹面反射器与挡板反射器位 置相应；内光路测量时，激光发射器发出激光，照射到挡板反射器上，再反射 到凹面反射器上，再经过滤光片后照射到探测器上，形成内光路；外光路测量 时，挡板反射器放下，激光发射器发出激光，发射到双反射镜上，再照射到被 测目标，经漫反射到物镜上，再经过滤光片后照射到探测器上，形成外光路；

所述无双反射镜结构包括有激光发射器、挡板反射器、物镜、凹面反射器、 滤光片及探测器，其中挡板反射器置于激光发射器前方，物镜、凹面反射器及 滤光片依次置于探测器前方，凹面反射器与挡板反射器位置相应；内光路测量 时，激光发射器发出激光，照射到挡板反射器上，再反射到凹面反射器上，再 经过滤光片后照射到探测器上，形成内光路；外光路测量时，挡板反射器放下， 激光发射器发出激光，照射到被测目标，经漫反射到物镜上，再经过滤光片后 照射到探测器上，形成外光路；

电路部份包括控制板和接收板两部分，所述控制板以单片机为核心，设置 控制键盘、显示设备和JTAG接口；所述接收板包括压控振荡器、缓冲放大器、 混频器和调制激光光源，单片机控制压控振荡器产生高频信号后，经缓冲放大 器后分为两路；其中一路同相正弦信号与单片机产生的方波经过混频器后，所 得混频信号加在调制激光光源上，通过激光发射器发出激光，沿内光路或外光 路发出；另一路反相正弦信号加在探测器上，与经内光路或外光路返回探测器 的激光用相干法解调，解调后所保留下携带相位信息的测量正弦信号返回到单 片机进行处理。

2.根据权利要求1所述的相位激光测距仪，其特征在于：所述单片机采用C8051F 芯片，控制键盘采用4X4矩阵键盘控制，显示设备采用128*64液晶点阵LCD， 压控振荡器采用MAX2608芯片，缓冲放大器采用MAX2470芯片，混频器采用 U2793B芯片，调制激光光源采用QL63D4SC芯片。

3.采用权利要求1或2所述相位激光测距仪实现的激光测距方法，其特征在 于：单片机对测量所得携带相位信息的测量正弦信号进行处理得到被测目标的 距离，包括针对整波长个数部分的搜索处理和针对非整波长部分的相位差检测 处理；

(1)所述针对非整波长部分的相位差检测处理具体方式为，对内光路测 量所得携带相位信息的测量正弦信号记为M，外光路测量所得携带相位信息 的测量正弦信号记为N，首先对测量正弦信号M和N分别求取计算过零点， 所述求取方式为对测量正弦信号的波形进行采样，找出波形上实际过零点前后 两个采样点，将这两个采样点间连线与波形上横轴的交点作为计算过零点；然 后根据测量正弦信号M和N的计算过零点求出测量正弦信号M和N的相位 差Δt，再根据相位差Δt转换得到被测目标的距离的非整波长部分Δλ；

(2)所述针对整波长个数部分的搜索处理具体方式为，

单片机控制压控振荡器产生4个高频信号，频率分别为315M、314M、305M、 285M，设相应的调制波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4，距离测量时分别对应N1、N2、 N3、N4个整数波长，则在测量同一被测目标的距离时，4个高频信号两两组合， 每组得出一个被测目标的估计距离D，然后求各组的估计距离D的平均值作为被 测目标的距离求取结果；求某组的被测目标的估计距离D具体方式如下，

任取λ1、λ2、λ3、λ4中两个调制波长λx、λy，分别对应Nx、Ny个整数波 长，进行组合得到如下两式：

D＝Nxλx+Δλx

D＝Nyλy+Δλy

两式中D、Nx、Ny为未知，首先通过上述针对非整波长部分的相位差检测 处理方式算出被测目标的距离的非整波长部分Δλx和Δλy，根据D、Nx、Ny的预 设限定条件，得出Nx、Ny，继而求出被测目标的估计距离D；所述D、Nx、Ny 的预设限定条件为，被测目标的估计距离D小于60米，Nx、Ny为整数且小于 65。