[實用新型]光電測距裝置

有效

• 申請號: 200720041665.2
• 申請日: 2007-11-27
• 公開（公告）號: CN201130251Y
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 楊德中
• 申請（專利權）人: 南京德朔實業有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/486
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種光電測距裝置，尤其是一種使用雪崩光電二極管作為測量光接收元件的光電測距裝置。

背景技術

光電測距裝置，比如一種激光相位測距儀，由于其測量精度高而被廣泛應用于建筑、室內裝潢等領域。其測量的一般原理是：發射器發射出測量調制光束到被測物體上，光電接收器接收到被被測物體反射回的測量調制光束，由測量調制光發射和接收時的相位差確定測距儀到被測物體之間的距離。通常，在此過程中使用一個雪崩光電二極管作為接收反射回的測量調制光束的接收器件。

圖1示出了一種基于相位測距原理的光電測距裝置的電路原理框圖。PLL鎖相環電路11’產生具有相同頻率和相位的混頻信號和初始頻率信號。初始頻率信號和MCU微處理器12’中產生的低頻信號在正交調制器13’中形成一個頻率調制信號并從中輸出，該頻率調制信號經功率放大器14’放大后輸出到激光發射器15’上對其進行頻率調制，發射器15’發出測量調制光束到被測物體16’上。雪崩光電二極管17’接收由被測物體16’反射回的測量調制光束，同時還作為一個直接混頻器。在雪崩光電二極管16’中混頻信號和反射回的測量調制光束混頻，其輸出信號經互阻放大器18’放大和低通濾波器19’濾波后產生一個低頻信號。該低頻信號包含的相位信息用于計算被測距離。

雪崩光電二極管具有高放大倍數、高靈敏度的優點，但是必須給它施加一個高的、且與溫度有關的工作電壓，通常向其施加一個可變的、與溫度有關的偏壓對其進行驅動。由此帶來的后果是雪崩光電二極管的電容量會隨著根據溫度變化的偏壓而變化，從而引起不期望的相位漂移，該相位漂移量附加在帶有上述用于計算被測距離的相位信息的低頻信號上，從而導致測量誤差的產生。

現有技術中，通過在測距儀中設置一個具有預定長度的內參考光路來消除上述的因雪崩光電二極管而產生的相位漂移。測量光束的發射光路上設置一個機械轉換裝置用于在外部測量光路和內部參考光路之間切換。雪崩光電二極管先后接收到經外部測量光路傳播的調制測量光信號和經內部參考光路傳播的調制參考光信號并先后分別產生一個低頻測量信號和一個低頻校準信號。由于該低頻測量信號和該低頻校準信號均包含了雪崩光電二極管的相位漂移，因此在相位測量時，通過測量信號相位與校準信號相位的相減，因雪崩光電二極管而產生的相位漂移被抵消，從而消除測量誤差。通過機械轉換使測量信號和參考信號交替到達雪崩光電二極管可以在一次測距過程中多次進行。但是，這種機械轉換會產生大的機械負荷并且部件在此過程中會發生磨損，易損壞。另外機械轉換裝置和內光路結構又使得測距儀的內部結構和控制方法復雜化，增加了測距儀的制造成本、增大了體積和重量，不利于測距儀的小型化發展。

還有的測距儀則采用兩個光電接收器同時接收反射測量光信號和參考光信號，昂貴的光電接收器使得測距儀的制造成本大為提高。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服上述現有技術的缺點提供一種無需使用內部參考光路且具有較高測量精度的光電測距裝置。

為了實現這個目的，本實用新型的光電測距裝置，包含：一個產生高頻調制信號的頻率調制器，一個發出測量光到一個被測物體上的發射器，該測量光經該高頻調制信號頻率調制，一個接收從被測物體反射回來的反射測量光并產生相應高頻反射測量信號的雪崩光電二極管，一個產生一個高頻混合信號的信號發生裝置，和雪崩光電二極管相連，該高頻混合信號被輸入到雪崩光電二極管，并與高頻反射測量信號在雪崩光電二極管中混合產生一個低頻測量信號，該低頻測量信號包含一可用于確定被測距離的相位信息，以及一和雪崩光電二極管相連、確定被測距離的信號處理裝置，頻率調制器連接在雪崩光電二極管之后、并與發射器相連。

上述的高頻混合信號經由雪崩光電二極管被輸出到頻率調制器中，并在其中和一個低頻混合信號混頻產生高頻調制信號，該高頻調制信號被輸入到發射器上。