[实用新型]光电测距装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光电测距装置，尤其是一种使用雪崩光电二极管作为测量光接收元件的光电测距装置。

背景技术

光电测距装置，比如一种激光相位测距仪，由于其测量精度高而被广泛应用于建筑、室内装潢等领域。其测量的一般原理是：发射器发射出测量调制光束到被测物体上，光电接收器接收到被被测物体反射回的测量调制光束，由测量调制光发射和接收时的相位差确定测距仪到被测物体之间的距离。通常，在此过程中使用一个雪崩光电二极管作为接收反射回的测量调制光束的接收器件。

图1示出了一种基于相位测距原理的光电测距装置的电路原理框图。PLL锁相环电路11’产生具有相同频率和相位的混频信号和初始频率信号。初始频率信号和MCU微处理器12’中产生的低频信号在正交调制器13’中形成一个频率调制信号并从中输出，该频率调制信号经功率放大器14’放大后输出到激光发射器15’上对其进行频率调制，发射器15’发出测量调制光束到被测物体16’上。雪崩光电二极管17’接收由被测物体16’反射回的测量调制光束，同时还作为一个直接混频器。在雪崩光电二极管16’中混频信号和反射回的测量调制光束混频，其输出信号经互阻放大器18’放大和低通滤波器19’滤波后产生一个低频信号。该低频信号包含的相位信息用于计算被测距离。

雪崩光电二极管具有高放大倍数、高灵敏度的优点，但是必须给它施加一个高的、且与温度有关的工作电压，通常向其施加一个可变的、与温度有关的偏压对其进行驱动。由此带来的后果是雪崩光电二极管的电容量会随着根据温度变化的偏压而变化，从而引起不期望的相位漂移，该相位漂移量附加在带有上述用于计算被测距离的相位信息的低频信号上，从而导致测量误差的产生。

现有技术中，通过在测距仪中设置一个具有预定长度的内参考光路来消除上述的因雪崩光电二极管而产生的相位漂移。测量光束的发射光路上设置一个机械转换装置用于在外部测量光路和内部参考光路之间切换。雪崩光电二极管先后接收到经外部测量光路传播的调制测量光信号和经内部参考光路传播的调制参考光信号并先后分别产生一个低频测量信号和一个低频校准信号。由于该低频测量信号和该低频校准信号均包含了雪崩光电二极管的相位漂移，因此在相位测量时，通过测量信号相位与校准信号相位的相减，因雪崩光电二极管而产生的相位漂移被抵消，从而消除测量误差。通过机械转换使测量信号和参考信号交替到达雪崩光电二极管可以在一次测距过程中多次进行。但是，这种机械转换会产生大的机械负荷并且部件在此过程中会发生磨损，易损坏。另外机械转换装置和内光路结构又使得测距仪的内部结构和控制方法复杂化，增加了测距仪的制造成本、增大了体积和重量，不利于测距仪的小型化发展。

还有的测距仪则采用两个光电接收器同时接收反射测量光信号和参考光信号，昂贵的光电接收器使得测距仪的制造成本大为提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点提供一种无需使用内部参考光路且具有较高测量精度的光电测距装置。

为了实现这个目的，本实用新型的光电测距装置，包含：一个产生高频调制信号的频率调制器，一个发出测量光到一个被测物体上的发射器，该测量光经该高频调制信号频率调制，一个接收从被测物体反射回来的反射测量光并产生相应高频反射测量信号的雪崩光电二极管，一个产生一个高频混合信号的信号发生装置，和雪崩光电二极管相连，该高频混合信号被输入到雪崩光电二极管，并与高频反射测量信号在雪崩光电二极管中混合产生一个低频测量信号，该低频测量信号包含一可用于确定被测距离的相位信息，以及一和雪崩光电二极管相连、确定被测距离的信号处理装置，频率调制器连接在雪崩光电二极管之后、并与发射器相连。

上述的高频混合信号经由雪崩光电二极管被输出到频率调制器中，并在其中和一个低频混合信号混频产生高频调制信号，该高频调制信号被输入到发射器上。