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专利号: 201910889803X
申请人: 梧州学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光外差探测的相位测距装置,其特征在于,包括红外光纤激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、第一电光强度调制器(3)、第二电光强度调制器(4)、望远镜(8)、光纤准直器(10)、第二光纤耦合器(11)、A/D采集电路(14)和计算机(15),所述红外光纤激光器(1)的光路输出端与第一光纤耦合器(2)的光路输入端连接,所述第一光纤耦合器(2)的两个光路输出端分别与第一电光强度调制器(3)的光路输入端和第二电光强度调制器(4)的光路输入端连接,所述第一电光强度调制器(3)的光路输出端与望远镜(8)的光路入口连接,所述的光纤准直器(10)与望远镜(8)的返回光路出口连接,所述第二电光强度调制器(4)的光路输出端以及光纤准直器(10)的光路输出端均与第二光纤耦合器(11)的光路输入端连接,还包括用于产生中频正弦信号和超高频正弦信号的信号发生电路(5)、第一自动增益控制电路(6)、第二自动增益控制电路(7)、光电探测器(12)以及光电检测转化电路(13),所述信号发生电路(5)的第一超高频正弦信号输出端通过第一自动增益控制电路(6)与第一电光强度调制器(3)连接,所述信号发生电路(5)的第二超高频正弦信号输出端通过第二自动增益控制电路(7)与第二电光强度调制器(4)连接,所述信号发生电路(5)的中频正弦信号输出端与A/D采集电路(14)连接,所述的光电探测器(12)和光电检测转化电路(13)依次设置在第二光纤耦合器(11)和A/D采集电路(14)之间,所述的A/D采集电路(14)与计算机(15)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光外差探测的相位测距装置,其特征在于,所述的信号发生电路(5)包括恒温晶振(16)、第一小数分频锁相环(18)、第二小数分频锁相环(21)、直接数字频率合成器(24)、第一低通滤波器(20)、第二低通滤波器(23)、第一带通滤波器(26)、控制器(17)和多个低噪声放大器(19),所述的控制器(17)分别与第一小数分频锁相环(18)、第二小数分频锁相环(21)、直接数字频率合成器(24)连接,所述恒温晶振(16)的信号输出端分别与第一小数分频锁相环(18)的信号输入端、第二小数分频锁相环(21)的信号输入端、直接数字频率合成器(24)的信号输入端连接,所述的第一小数分频锁相环(18)的信号输出端通过低噪声放大器(19)与第一低通滤波器(20)的信号输入端连接,所述第一低通滤波器(20)的信号输出端与第一自动增益控制电路(6)的信号输入端连接,所述第二小数分频锁相环(21)的信号输出端通过低噪声放大器(19)与第二低通滤波器(23)的信号输入端连接,所述第二低通滤波器(23)的信号输出端与第二自动增益控制电路(7)的信号输入端连接,所述直接数字频率合成器(24)的信号输出端通过低噪声放大器(19)与第一带通滤波器(26)的信号输入端连接,第一带通滤波器(26)的信号输出端与A/D采集电路(14)的信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光外差探测的相位测距装置,其特征在于,所述的光电检测转化电路(13)包括依次设置的升压供电模块(27)、APD探测器(28)、电流电压转换模块(29)、可调增益放大模块(30)以及第二带通滤波器(31)。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光外差探测的相位测距装置,其特征在于,所述的A/D采集电路(14)为双通道的A/D采集电路(14)。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光外差探测的相位测距装置,其特征在于,所述的望远镜(8)与被探测的目标物体处于同一光路上。

6.一种采用如权利要求1所述装置的基于激光外差探测的相位测距方法,其特征在于,是将红外激光分路为测量光束和参考光束,将测量光束进行调制后射向被测目标,由被测目标返回的光束与调制后的参考光束合束得合光束,再将合光束转化成电压信号得外差探测信号,将外差探测信号和一参考信号同步采集转化并进行处理计算后获得待测距离。

7.根据权利要求6所述的一种基于激光外差探测的相位测距的方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)将红外激光经第一光纤耦合器(2)分路为测量光束和参考光束,利用信号发生电路(5)同时产生两个超高频正弦信号和中频正弦信号得主振信号、本振信号以及中频参考信号;

(2)将主振信号放大后加载到第一电光强度调制器(3)对测量光束强调制后射向被测目标并返回得测量返回光束,将本振信号放大后加载到第二电光强度调制器(4)对参考光束强度调制后得调制参考光束;

(3)测量返回光束和调制参考光束经第二光纤耦合器(11)合束后经光电探测器(12)和光电检测转化电路(13)转化成电压信号得外差探测信号;

(4)将外差探测信号和步骤(1)所得的中频参考信号同步输入A/D采集电路(14)后计算出待测距离。

8.根据权利要求7所述的一种基于激光外差探测的相位测距的方法,其特征在于,在所述的步骤(1)中,所述的主振信号和本振信号的频率均在14.6~15GHz,主振信号和本振信号的频率相差2MHz。

9.根据权利要求7所述的一种基于激光外差探测的相位测距的方法,其特征在于,在所述的步骤(1)中,所述中频参考信号的频率为2MHz。