[發明專利]改進的脈沖激光測距裝置及使用該裝置的激光測距方法

無效

• 申請號: 201010109193.6
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN101825703A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 任芝;李松濤
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/483;G01S17/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種脈沖激光測距裝置，屬于光電子測量技術領域。

背景技術

在現有技術中，使用脈沖激光測量兩點之間的距離屬于一種非常常見的方式，其原理是 測量脈沖激光在介質中的來回飛行時間，然后除以2再乘以光速即可得到被測兩點間的距離， 在這種方式中，由于光在各種介質中的飛行速度是已經知道并且確定的，所以測量所能達到 的精度基本上是由計時的精度所決定的，而計時的精度又包含了多個方面，最初的測量精度 主要是由計時器的計時精度所決定的，但是隨著計時技術的發展，計時器的精度已經越來越 高，在這種情況下，其他方面所帶來的誤差就會顯現出來，特別是在使用具有相對較長脈沖 寬度的激光束時，反射脈沖激光能量的變化或者由于色散而導致的脈沖展寬作用都會導致出 現非計時器原因的計時誤差。

附圖說明

圖1是現有技術脈沖激光探測的脈沖波形圖；

圖2是現有技術脈沖激光探測時間誤差產生分析圖；

圖3是本發明一實施例示意圖。

下面結合圖1和圖2來說明這種誤差產生的原因，一般的脈沖激光在時間上的波形如圖 1所示，假設脈沖激光在激光發出端具有如圖1A所示的形狀，在脈沖激光被被測目標反射回 來以后，由于能量在大氣中的衰減，被測目標較低的反射率，以及大氣或水等傳輸介質對于 脈沖激光所產生色散，脈沖激光在被反射回來一般都會變成如圖1B所示的形狀，其典型變 化就是能量變小，脈沖寬度變長。對于光電探測器來說，無論是功率型的還是焦耳型(能量 型)的，都是要求所接收到的脈沖激光在達到一定功率或者積累到一定的能量之后才會被觸 發，以圖2為例進行說明。假設對于同一個光電探測器來說，在脈沖激光發出端，由于脈沖 激光具有較高的能量或功率，并且保持著很好的原始脈沖波形，探測器在接收到該脈沖之后 在t1時刻即會觸發從而開始計時，對于被被測目標反射回來的脈沖激光來說，如果能夠在同 樣的t1位置觸發光電探測器，則顯然能夠達到最為準確的計時，但是由于返回脈沖激光能量 和波形的變化，需要達到t2時刻才能觸發光電探測器，所以由此就引入了計時誤差t2-t1。這 種情況尤其體現在固體或氣體激光器所發射出的脈沖激光中。由于目前要求測距的量程越來 越大，這就要求使用功率或能量越來越大的激光器，而大功率的激光器一般都是采用的固體 或氣體介質，在發展到這種情況下，由此而引發的計時誤差也就相應變得明顯。

發明內容

本發明就是針對上述問題而提出的，使用該發明的測距裝置及測距方法，可在一定程度 上解決上述問題，達到減小甚至消滅所產生的上述計時誤差。

通過上面的分析我們可以發現，產生上述計時誤差的一部分原因在于脈沖的固體或氣體 激光器的輸出脈沖激光的波長是斜坡形的，如果能夠保證激光器的輸出脈沖是嚴格方波形狀 或準方波形狀，由于反射回來的激光在很大程度上還會保持方波形狀，那么對于前后兩次照 射到探測器上的脈沖激光來說就不會產生計時誤差，或者減小這個計時誤差。因為對于反射 回來的脈沖激光來說，它還是一個方波或者準方波形狀，那么對于探測器來說，則要么會產 生脈沖激光到達信號要么不產生脈沖激光達到信號，也即在信號到達的探測上不會再出現時 間延遲。即使不能實現脈沖激光是方波形狀，只需要滿足脈沖激光的上升沿是非常陡的即可， 因為對于探測器來說，對于脈沖激光信號到達的探測是基于脈沖激光的上升沿來判定的，所 以對于脈沖激光上升沿以后的情況是怎樣的并不關心。

但是，對于固體或氣體的激光器來說，只要是激光器本身所產生的激光是脈沖形式的， 則其就不可避免的會產生斜坡形的脈沖激光輸出。所以本發明采用具有連續輸出功能的連續 激光器，通過在激光器的外部使用具有高速開關動作的電光雙折射晶體和偏振片的配合，對 連續激光進行切割，使得連續的激光束變為具有非常陡的上升沿的脈沖激光束。

下面，我們結合圖3對于本發明進行更加詳細的說明，借助該部分的說明，該發明的優 點將變得更加突出。