[发明专利]一种快速测量激光测距系统性能的装置及方法

权利要求书

1.一种快速测量激光测距系统性能的装置，包括光纤输出信标光源(1)、分色片(2)、激光能量可控制衰减装置(3)、延时回波发生器组件(4)、衰减装置(5)、照明装置(6)、带有刻线的分划板(7)、探测相机(8)、分光片(9)、平行光管(10)和角反射器(12)，其特征在于：

光纤输出信标光源(1)的光纤端面、延时回波发生器组件(4)出射光纤端面、带有刻线的分划板(7)均放置于平行光管(10)的焦面处，首先开启光纤输出信标光源(1)，信标光源通过分色片(2)和分光片(9)后经平行光管(10)准直输出，输出光瞄准被测激光测距系统；被测激光测距系统利用瞄准装置对准光纤输出信标光源(1)，开启被测激光测距系统中激光发射模块的激光，该激光经过平行光管(10)会聚于带有刻线的分划板(7)上，开启照明装置(6)照亮带有刻线的分划板(7)的十字丝，利用衰减装置(5)来实现能量的连续可调将激光能量控制在合适强度，通过探测相机(8)观察带有刻线的分划板(7)上的激光光斑大小，该激光光斑的大小与平行光管(10)焦距的比值即被测激光测距系统的激光发散角；利用延时回波发生器组件(4)采集带有刻线的分划板(7)上散射激光脉冲信号，通过脉冲信号产生的延时回波经延时回波发生器组件(4)出射光纤端面发射，经过平行光管(10)准直输出，通过被测激光测距系统(11)的激光接收模块(11-3)是否探测到信号来判断收发同轴是否保持良好，同时可以通过激光能量可控制衰减装置(3)来实现能量的连续可调进而控制输出信号大小，从而模拟被测激光测距系统对不同距离的测距能力；

所述的角反射器(12)放置于被测激光测距系统位置对测量装置进行自检。

2.根据权利要求1所述的一种快速测量激光测距系统性能的装置，其特征在于：所述的光纤输出信标光源(1)采用532nm的激光器，输出功率2.5mw。

3.根据权利要求1所述的一种快速测量激光测距系统性能的装置，其特征在于：所述的分色片(2)对532nm反射，对被测激光测距系统的激光透射；通光面面形偏差RMS值λ/10@632.8nm。

4.根据权利要求1所述的一种快速测量激光测距系统性能的装置，其特征在于：所述的分光片(9)对光纤输出信标光源(1)反射，对被测激光测距系统的激光半反半透，分光比介于4:6与6:4之间，通光面面形偏差RMS值λ/10@632.8nm。

5.根据权利要求1所述的一种快速测量激光测距系统性能的装置，其特征在于：所述的延迟回波发生器组件(4)由高速探测器(4-1)、延迟回波发生器(4-2)和可控制光纤输出激光器(4-3)组成；其中高速探测器(4-1)采用相应波长范围广；延迟回波发生器(4-2)可以进行光束整形和延时脉冲时间，控制光纤输出激光器(4-3)与被测激光测距系统(11)的出射激光的波长、脉冲相匹配。

6.根据权利要求1所述的一种快速测量激光测距系统性能的的装置，其特征在于：所述的照明装置(6)的照明光源光谱范围需部分覆盖探测相机(8)的探测波长。

7.根据权利要求1所述的一种快速测量激光测距系统性能的装置，其特征在于：所述的平行光管(10)的后截距大于带有信标光的焦面模块的外形尺寸。

8.一种基于权利要求1所述的一种快速测量激光测距系统性能的装置的激光测距系统性能测量方法，其特征在于方法步骤如下：

1)首先在平行光管(10)前放置一个标准平行光源，平行光源的波长与被测激光波长相同，然后将带有刻线的分划板(7)固定到平行光管(10)的焦面附近，利用探测相机(8)观察带有刻线的分划板(7)上成像光斑大小，调整带有刻线的分划板(7)的位置使得光斑最小，固定带有刻线的分划板(7)；

2)在带有刻线的分划板(7)前加入分光片(9)，入射光将分为两束，透射通道在带有刻线分化板(7)上成像，反射通道将会产生另一个焦点，在该焦点附近固定延时回波发生器组件(4)中引光光纤，利用延时回波发生器组件(4)的输出光纤发射激光，激光波长与被测激光波长相同，将角反射器(12)放置于平行光管(10)前，然后调整延时回波发生器组件(4)的出光光纤端面前后位置，调整到无论角反射器(12)放在透射平行光管任何位置，其在带有刻线分划板处的光斑不动为止，固定延时回波发生器组件(4)的输出光纤；

3)在延时回波发生器组件(4)前加一个分色片(2)，在反射通道的焦点处放置光纤输出信标光源(1)的输出光纤，光纤输出信标光源(1)经过分色片(2)、分光片(9)及平行光管(10)后，会聚于标准平行光管焦面处，调节光纤输出信标光源(1)的光纤端面位置，使其在该标准的平行光管成像光斑最小，同时与延时回波发生器组件(4)发出的激光光斑重合，最后固定光纤输出信标光源(1)的光纤端面；

4)开启光纤输出信标光源(1)，信标光经过平行光管(10)准直后粗对准被测激光测距系统(11)，利用被测激光测距系统(11)的瞄准装置(11-1)来调节其方位、俯仰角度，使光纤输出信标光源(1)经过平行光管(10)准直的信标光成像于被测系统(11)的瞄准装置(11-1)中心，关闭信标光；

5)利用照明装置(6)照亮的带有刻线的分划板(7)，将被测系统(11)的瞄准系统(11-1)与带有刻线的分划板(7)的十字丝对齐，开启被测激光测距系统(11)中的激光，用探测相机(8)测量光斑与带有刻线的分划板(7)十字丝的相对位置，光斑和十字丝的位置差异，即代表了被测激光测距系统(11)中的瞄准装置(11-1)与激光发射模块(11-2)的光轴偏差；

6)激光照亮带有刻线的分划板(7)后，部分散射脉冲光被高速探测器(4-1)探测到，以该信号为起始脉冲，利用延迟回波发生器(4-2)产生延迟回波后控制激光器发出相同脉冲光，该脉冲光经过可控制光纤输出激光器(4-3)的光纤出射，出射光经过平行光管准直后经被测激光测距系统(11)中的激光接收模块(11-3)探测，通过观察激光接收模块(11-3)的接收响应来判断被测激光测距系统(11)的收发光轴是否配准；

7)通过激光能量可控制衰减装置(3)来模拟不同位置的激光能量来观察被测激光测距系统(11)的响应能力。