[发明专利]改进的脉冲激光测距装置及使用该装置的激光测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲激光测距装置，属于光电子测量技术领域。

背景技术

在现有技术中，使用脉冲激光测量两点之间的距离属于一种非常常见的方式，其原理是 测量脉冲激光在介质中的来回飞行时间，然后除以2再乘以光速即可得到被测两点间的距离， 在这种方式中，由于光在各种介质中的飞行速度是已经知道并且确定的，所以测量所能达到 的精度基本上是由计时的精度所决定的，而计时的精度又包含了多个方面，最初的测量精度 主要是由计时器的计时精度所决定的，但是随着计时技术的发展，计时器的精度已经越来越 高，在这种情况下，其他方面所带来的误差就会显现出来，特别是在使用具有相对较长脉冲 宽度的激光束时，反射脉冲激光能量的变化或者由于色散而导致的脉冲展宽作用都会导致出 现非计时器原因的计时误差。

附图说明

图1是现有技术脉冲激光探测的脉冲波形图；

图2是现有技术脉冲激光探测时间误差产生分析图；

图3是本发明一实施例示意图。

下面结合图1和图2来说明这种误差产生的原因，一般的脉冲激光在时间上的波形如图 1所示，假设脉冲激光在激光发出端具有如图1A所示的形状，在脉冲激光被被测目标反射回 来以后，由于能量在大气中的衰减，被测目标较低的反射率，以及大气或水等传输介质对于 脉冲激光所产生色散，脉冲激光在被反射回来一般都会变成如图1B所示的形状，其典型变 化就是能量变小，脉冲宽度变长。对于光电探测器来说，无论是功率型的还是焦耳型(能量 型)的，都是要求所接收到的脉冲激光在达到一定功率或者积累到一定的能量之后才会被触 发，以图2为例进行说明。假设对于同一个光电探测器来说，在脉冲激光发出端，由于脉冲 激光具有较高的能量或功率，并且保持着很好的原始脉冲波形，探测器在接收到该脉冲之后 在t1时刻即会触发从而开始计时，对于被被测目标反射回来的脉冲激光来说，如果能够在同 样的t1位置触发光电探测器，则显然能够达到最为准确的计时，但是由于返回脉冲激光能量 和波形的变化，需要达到t2时刻才能触发光电探测器，所以由此就引入了计时误差t2-t1。这 种情况尤其体现在固体或气体激光器所发射出的脉冲激光中。由于目前要求测距的量程越来 越大，这就要求使用功率或能量越来越大的激光器，而大功率的激光器一般都是采用的固体 或气体介质，在发展到这种情况下，由此而引发的计时误差也就相应变得明显。

发明内容

本发明就是针对上述问题而提出的，使用该发明的测距装置及测距方法，可在一定程度 上解决上述问题，达到减小甚至消灭所产生的上述计时误差。

通过上面的分析我们可以发现，产生上述计时误差的一部分原因在于脉冲的固体或气体 激光器的输出脉冲激光的波长是斜坡形的，如果能够保证激光器的输出脉冲是严格方波形状 或准方波形状，由于反射回来的激光在很大程度上还会保持方波形状，那么对于前后两次照 射到探测器上的脉冲激光来说就不会产生计时误差，或者减小这个计时误差。因为对于反射 回来的脉冲激光来说，它还是一个方波或者准方波形状，那么对于探测器来说，则要么会产 生脉冲激光到达信号要么不产生脉冲激光达到信号，也即在信号到达的探测上不会再出现时 间延迟。即使不能实现脉冲激光是方波形状，只需要满足脉冲激光的上升沿是非常陡的即可， 因为对于探测器来说，对于脉冲激光信号到达的探测是基于脉冲激光的上升沿来判定的，所 以对于脉冲激光上升沿以后的情况是怎样的并不关心。

但是，对于固体或气体的激光器来说，只要是激光器本身所产生的激光是脉冲形式的， 则其就不可避免的会产生斜坡形的脉冲激光输出。所以本发明采用具有连续输出功能的连续 激光器，通过在激光器的外部使用具有高速开关动作的电光双折射晶体和偏振片的配合，对 连续激光进行切割，使得连续的激光束变为具有非常陡的上升沿的脉冲激光束。

下面，我们结合图3对于本发明进行更加详细的说明，借助该部分的说明，该发明的优 点将变得更加突出。