[发明专利]高精度大带宽激光测距装置及提高激光测距精度与带宽的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光测距技术领域，特别是涉及一种高精度大带宽激光测距装置，以及提高激光测距精度与带宽的方法

背景技术

激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定(又称激光测距)的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/-1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。

激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示：

D＝ct/2

式中：D—测站点A、B两点间距离；c——速度；t—光往返A、B一次所需的时间。

由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。

相位式激光测距一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。

若调制发射光的频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为则对应时间t可表示为：

在激光测距技术领域中，通常须要多个频率以提高测量的精度和量程，比如要测量200米的距离，使其产生的相位延迟为1，那么频率的计算公式为：D＝c/(ω*2)，那么其测量频率需要在0.75M左右，但量程大了之后，又无法保证测量的精度，如要提高精度，则需要较大的频率ω，要在80M以上的频率，这样会造成测距仪器的最高频和最低频相差几十倍或更多，这样在测量的电路设计中，这种相差很大的频率很难实现每个频率的平衡放大，这样就会保证高频，但低频信号可能会不完整，而保证低频测高频可能没有更大的增益。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高精度大带宽激光测距装置，采用混频的电路将高频调制到低频上，让所有频率都变成高频信号。

本发明的另一目的是提供一种提高激光测距精度与带宽的方法，解决激光测距仪中发射电路中频率带宽大导到精度低的问题，保证精度的情况下让频率都能得到较高的调制深度。

本发明是通过以下的技术方案来实现的：

提供一种高精度大带宽激光测距装置，包括主控电路，主控电路包括锁相电路、混频电路和控制电路。由锁相电路部分发射两路频率不同但相位差不变或相同的两路信号，即一路高频信号和一路低频信号。将两路信号同时输入到混频电路中，混频处理后输出一路相位不变的高频调制信号，以高频调制信号作为基准信号；控制电路用于接收到反射光产生的接收端的信号，与基准信号进行对比得到相位差。

只要对高频(CLK2)的信号进行放大，无须过多关注低频(CLK1)放大电路的设计，调制后的信号的频率为CLK1的低频信号，且是相位和频率稳定不会变化的信号。

混频电路的实现可以采用混频集成芯片，也可以用三极管，四极管等器件实现。以上所述的技术主案中，所述混频电路包括两个电阻R4、R3和双极性晶体管；两路信号分别通过电阻R4、R3流入双极性晶体管混合成一路信号。

进一步的，还包括有对高频调制信号信号进行放大的放大电路。

本发明还提供一种提高激光测距精度与带宽的方法，包括有主控电路，所述主控电路包括锁相电路、混频电路和控制电路，该方法包括如下步骤：

锁相电路发射高频率和低频率的两路信号给混频电路，但两路信号的相位差不变或相同；

混频电路接收两路信号，混频处理后输出一路相位不变的高频调制信号，以高频调制信号作为基准信号；

控制电路接收到反射光产生的信号，与基准信号进行对比得到相位差。

本发明的技术方案，其技术效果在于，可以解决测距仪中发射电路中频率带宽大的问题，可以更好为激光发射器提供均衡的频率调制信号，让不同的频率都能得到较高的调制深度。

附图说明

图1是实施例中的测距装置的结构原理框图。

图2是实施例中的测距装置的电路原理图。

具体实施方式