[發明專利]非瞄準式激光線纜測高裝置及其測量方法

無效

• 申請號: 201110287916.6
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102445695A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 陳樹越;徐銘倩
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 王美華

技術領域

本發明屬于激光應用技術領域，涉及激光測高測距的改進方法，尤其是一種非瞄準式激光線纜測高裝置及其測量方法。

背景技術

高壓線測高技術在道路橋梁建設、土地使用規劃、險情排查等領域有著廣泛的應用。目前，高壓線纜高度測量的主流方法是超聲波測高和激光測高，兩者相比，激光測高法測量精度較高、測程較大。如美國圖帕斯TruPulse360激光測距測高儀測程1000m，精度0.3m；美國CIC系列(CIC700，CIC1200，CIC1500)激光測距測高儀測程200m內精度為0.5m；澳洲6000E型電線電纜超聲波測高儀測程僅30m，測量精度0.2m。但超聲波測高較目前激光測高的優勢在于無需瞄準，從而操作快捷，但是測程較短，難以滿足高度較高的高壓線纜高度測量。文獻(裴立志等，一種導線高度激光測量儀的設計，空軍雷達學院學報，Vol.18No.1，Mar.2004，p53-55)介紹了一種基于單片機的導線高度激光測量方法。該方法采用多周期脈沖激光測距原理，通過激光發射與接收，采用的是光學瞄準系統對導線進行測高。

一般線纜的線徑在4mm～30mm，因此目標面積小，而激光光束也相對較小，激光的反射需借助線纜的表面完成。因此，在測高過程中要求將發射光束對準導線，以便實現測量。目前，電纜激光測高方法依然采用激光測距原理和技術，必須通過瞄準鏡對準目標來測量，這是目前激光測高的不足之處。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了解決現有技術的不足，本發明提供一種非瞄準式激光線纜測高裝置及相位法和脈沖法測量方法，具有較大的量程和精度，無需光學瞄準系統，以達到簡化操作和快速測量的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種非瞄準式激光線纜測高裝置，包括發射激光信號的激光發射器和接收反射激光信號的接收模塊，還具有由多個反射鏡面組成的多面體棱鏡和驅動多面體棱鏡轉動的傳動裝置，所述的激光發射器發出激光信號經過多面體棱鏡的轉動反射成扇束面激光信號發射出去，還具有對發射光和接收的反射光進行啟閉控制和數據處理的激光器控制及數據處理模塊。

為使多面體棱鏡的轉動平穩可靠，所述的傳動裝置包括馬達和傳動軸，馬達與多面體棱鏡之間通過傳動軸傳動連接。

采用相位法測量時，所述的激光器控制及數據處理模塊包括控制激光發射器的啟閉單元、鑒相單元和數據處理單元。

所述的激光發射器為發射調制激光信號的激光發射器。

采用脈沖法測量時，所述的激光器控制及數據處理模塊包括控制激光發射器的啟閉單元、時鐘鑒別單元、時鐘間隔測量單元和數據處理單元。

所述的激光發射器為發射脈沖激光信號的激光發射器。

所述的接收模塊包括激光光敏器件和設置在激光光敏器件接收端的光學長焦鏡頭。采用該鏡頭能夠有效的接收到反射光，降低外界環境所導致的干擾。

一種采用上述非瞄準式激光線纜測高裝置進行相位法測量的方法，具有如下步驟：

(a)激光發射器經過激光器控制及數據處理模塊開啟后，高頻主振發出高頻激光信號，通過激光調制器加載調制信號發射出調制激光信號；

(b)發射出的高頻的調制激光信號在內光路和外光路同步發射，一路接收內光路的調制激光信號與激光本振混頻成中頻的基準混頻信號，一路通過接收模塊接收外光路從被測物反射回的調制激光信號經過放大處理后與激光本振混頻成中頻的測距混頻信號，所述的外光路經轉動的多面體棱鏡反射生成扇束面光向外發射；

(c)基準混頻信號和測距混頻信號通過鑒相單元測量相位差；

(d)測得的相位差通過數據處理單元計算出被測物的高度或距離。

一種采用上述非瞄準式激光線纜測高裝置進行脈沖法測量的方法，具有如下步驟：

(a)激光發射器經過激光器控制及數據處理模塊開啟后，高頻主振發出高頻激光信號，通過激光調制器加載脈沖信號發射出脈沖激光信號；

(b)發射出的高頻的脈沖激光信號在內光路和外光路同步發射，接收通道一接收內光路反射回的脈沖激光信號，接收通道二通過接收模塊接收外光路的從被測物反射回的脈沖激光信號，所述的外光路經轉動的多面體棱鏡反射生成扇束面光向外發射；

(c)內光路和外光路的脈沖激光信號通過時鐘鑒別單元測量往返時間；

(d)測得的往返時間通過時鐘間隔測量單元測得時間差；

(e)測得的時間差通過數據處理單元計算出被測物的高度或距離。