[發明專利]一種快速測量激光測距系統性能的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810945377.2
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108693516A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 何志平;王天洪;黃庚華;吳金才;舒嶸
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01S17/08
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種快速測量激光測距系統性能的裝置，包括光纖輸出信標光源(1)、分色片(2)、激光能量可控制衰減裝置(3)、延時回波發生器組件(4)、衰減裝置(5)、照明裝置(6)、帶有刻線的分劃板(7)、探測相機(8)、分光片(9)、平行光管(10)和角反射器(12)，其特征在于：

光纖輸出信標光源(1)的光纖端面、延時回波發生器組件(4)出射光纖端面、帶有刻線的分劃板(7)均放置于平行光管(10)的焦面處，首先開啟光纖輸出信標光源(1)，信標光源通過分色片(2)和分光片(9)后經平行光管(10)準直輸出，輸出光瞄準被測激光測距系統；被測激光測距系統利用瞄準裝置對準光纖輸出信標光源(1)，開啟被測激光測距系統中激光發射模塊的激光，該激光經過平行光管(10)會聚于帶有刻線的分劃板(7)上，開啟照明裝置(6)照亮帶有刻線的分劃板(7)的十字絲，利用衰減裝置(5)來實現能量的連續可調將激光能量控制在合適強度，通過探測相機(8)觀察帶有刻線的分劃板(7)上的激光光斑大小，該激光光斑的大小與平行光管(10)焦距的比值即被測激光測距系統的激光發散角；利用延時回波發生器組件(4)采集帶有刻線的分劃板(7)上散射激光脈沖信號，通過脈沖信號產生的延時回波經延時回波發生器組件(4)出射光纖端面發射，經過平行光管(10)準直輸出，通過被測激光測距系統(11)的激光接收模塊(11-3)是否探測到信號來判斷收發同軸是否保持良好，同時可以通過激光能量可控制衰減裝置(3)來實現能量的連續可調進而控制輸出信號大小，從而模擬被測激光測距系統對不同距離的測距能力；

所述的角反射器(12)放置于被測激光測距系統位置對測量裝置進行自檢。

2.根據權利要求1所述的一種快速測量激光測距系統性能的裝置，其特征在于：所述的光纖輸出信標光源(1)采用532nm的激光器，輸出功率2.5mw。

3.根據權利要求1所述的一種快速測量激光測距系統性能的裝置，其特征在于：所述的分色片(2)對532nm反射，對被測激光測距系統的激光透射；通光面面形偏差RMS值λ/10@632.8nm。

4.根據權利要求1所述的一種快速測量激光測距系統性能的裝置，其特征在于：所述的分光片(9)對光纖輸出信標光源(1)反射，對被測激光測距系統的激光半反半透，分光比介于4:6與6:4之間，通光面面形偏差RMS值λ/10@632.8nm。

5.根據權利要求1所述的一種快速測量激光測距系統性能的裝置，其特征在于：所述的延遲回波發生器組件(4)由高速探測器(4-1)、延遲回波發生器(4-2)和可控制光纖輸出激光器(4-3)組成；其中高速探測器(4-1)采用相應波長范圍廣；延遲回波發生器(4-2)可以進行光束整形和延時脈沖時間，控制光纖輸出激光器(4-3)與被測激光測距系統(11)的出射激光的波長、脈沖相匹配。

6.根據權利要求1所述的一種快速測量激光測距系統性能的的裝置，其特征在于：所述的照明裝置(6)的照明光源光譜范圍需部分覆蓋探測相機(8)的探測波長。

7.根據權利要求1所述的一種快速測量激光測距系統性能的裝置，其特征在于：所述的平行光管(10)的后截距大于帶有信標光的焦面模塊的外形尺寸。

8.一種基于權利要求1所述的一種快速測量激光測距系統性能的裝置的激光測距系統性能測量方法，其特征在于方法步驟如下：

1)首先在平行光管(10)前放置一個標準平行光源，平行光源的波長與被測激光波長相同，然后將帶有刻線的分劃板(7)固定到平行光管(10)的焦面附近，利用探測相機(8)觀察帶有刻線的分劃板(7)上成像光斑大小，調整帶有刻線的分劃板(7)的位置使得光斑最小，固定帶有刻線的分劃板(7)；

2)在帶有刻線的分劃板(7)前加入分光片(9)，入射光將分為兩束，透射通道在帶有刻線分化板(7)上成像，反射通道將會產生另一個焦點，在該焦點附近固定延時回波發生器組件(4)中引光光纖，利用延時回波發生器組件(4)的輸出光纖發射激光，激光波長與被測激光波長相同，將角反射器(12)放置于平行光管(10)前，然后調整延時回波發生器組件(4)的出光光纖端面前后位置，調整到無論角反射器(12)放在透射平行光管任何位置，其在帶有刻線分劃板處的光斑不動為止，固定延時回波發生器組件(4)的輸出光纖；

3)在延時回波發生器組件(4)前加一個分色片(2)，在反射通道的焦點處放置光纖輸出信標光源(1)的輸出光纖，光纖輸出信標光源(1)經過分色片(2)、分光片(9)及平行光管(10)后，會聚于標準平行光管焦面處，調節光纖輸出信標光源(1)的光纖端面位置，使其在該標準的平行光管成像光斑最小，同時與延時回波發生器組件(4)發出的激光光斑重合，最后固定光纖輸出信標光源(1)的光纖端面；

4)開啟光纖輸出信標光源(1)，信標光經過平行光管(10)準直后粗對準被測激光測距系統(11)，利用被測激光測距系統(11)的瞄準裝置(11-1)來調節其方位、俯仰角度，使光纖輸出信標光源(1)經過平行光管(10)準直的信標光成像于被測系統(11)的瞄準裝置(11-1)中心，關閉信標光；

5)利用照明裝置(6)照亮的帶有刻線的分劃板(7)，將被測系統(11)的瞄準系統(11-1)與帶有刻線的分劃板(7)的十字絲對齊，開啟被測激光測距系統(11)中的激光，用探測相機(8)測量光斑與帶有刻線的分劃板(7)十字絲的相對位置，光斑和十字絲的位置差異，即代表了被測激光測距系統(11)中的瞄準裝置(11-1)與激光發射模塊(11-2)的光軸偏差；

6)激光照亮帶有刻線的分劃板(7)后，部分散射脈沖光被高速探測器(4-1)探測到，以該信號為起始脈沖，利用延遲回波發生器(4-2)產生延遲回波后控制激光器發出相同脈沖光，該脈沖光經過可控制光纖輸出激光器(4-3)的光纖出射，出射光經過平行光管準直后經被測激光測距系統(11)中的激光接收模塊(11-3)探測，通過觀察激光接收模塊(11-3)的接收響應來判斷被測激光測距系統(11)的收發光軸是否配準；

7)通過激光能量可控制衰減裝置(3)來模擬不同位置的激光能量來觀察被測激光測距系統(11)的響應能力。