[发明专利]光电测距方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电测距方法及其装置，尤其涉及一种基于相位测量原理的光电测距方 法及其装置。

背景技术

光电测距装置，由于其测量精度高而被广泛应用于建筑、室内装潢等领域。发射器发射 出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调制光束，由调制光束发 射和接收时的相位差确定光电测距装置到被测物体之间的距离。

这种光电测距装置的测量精度受环境以及装置本身的影响，例如环境温度交替变化，光 电接收器的温度漂移。现有技术中，通过在测距装置中设置一个具有预定长度的内参考光路 来消除上述的因环境温度变化或是光电接收器的温漂而产生的相位漂移。调制光束的发射光 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。光电接收器先后 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，通过低频测量信号的相位与低频校准信 号的相位的相减，消除测距装置的测量误差。通过机械转换使测量信号和参考信号交替到达 光电接收器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装置的内 部结构和控制方法复杂化，增加了测距装置的制造成本、增大了体积和重量，不利于测距装 置的小型化发展。

还有的测距装置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装置的制造成本大为提高。

发明内容

本发明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 量精度的光电测距方法及基于该方法的测量装置。

为了实现这个目的，本发明的光电距离测量方法，包含步骤：将一个高频信号fH和一个 低频混合信号fL在一个频率调制器中调制成一个第一高频调制信号fH+fL和一个第二高频调 制信号fH-fL；将一束测量光束发射至一个被测物体上；用一个光电接收及转换装置接收被 被测物体反射或散射回的测量光束；通过处理相位信息确定一个被测距离，其特征是：所述 的第一高频调制信号fH+fL和所述的第二高频调制信号fH-fL中的一个对所述的测量光束进 行调制，所述的测量光束发射至所述被测物体上，从所述被测物体反射或散射回的测量光束 被所述光电接收及转换装置接收并转换成一个第一高频反射测量信号，所述的第一高频反射 测量信号和所述高频信号fH在所述的光电接收及转换装置中进行混频并产生一个第一低频 测量信号，所述的第一低频测量信号包含第一相位信息，所述的第一高频调制信号fH+fL和 所述的第二高频调制信号fH-fL中的另一个对所述的测量光束进行调制，所述的测量光束发 射至所述被测物体上，从所述被测物体反射或散射回的测量光束被所述的光电接收及转换装 置接收并转换成一个第二高频反射测量信号，所述的第二高频反射测量信号和所述高频信号 fH在所述的光电接收及转换装置中进行混频并产生一个第二低频测量信号，所述的第二低频 测量信号包含第二相位信息，通过处理所述的第一相位信息和所述的第二相位信息确定所述 被测距离。

本发明所揭示的光电距离测量方法，分别采用高频调制信号fH+fL和fH-fL对测量光束 进行调制，并分别得到一个包含第一相位信息的第一低频测量信号和一个包含第二相位信息 的第二低频测量信号，通过处理第一相位信息和第二相位信息得到被测距离值。相比于现有 技术，本发明所揭示的光电距离测量方法，无需采用额外的内参考光路以及机械转换装置， 从而大大简化了测距装置的结构，简化了测距装置的控制方法，同时降低了制造成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的一种首选实施方式中的光电测距装置的系统框图。

图2是图1中光电测距装置进行距离测量的流程图。

具体实施方式

现参照图1，本发明一种首选实施方式的光电测距装置主要包含一个PLL锁相环电路11， 一个可将高频信号调制成测量光调制信号的正交调制器13，一个光信号发射器15，一个光电 接收及转换装置17和一个MCU微处理器12。