[实用新型]基于微波光子信号正交锁定的测距装置

说明书

技术领域

本实用新型属于相位式激光测距领域，涉及一种基于微波光子信号正交锁定的测距与装置。

背景技术

激光测距是随着科学技术尤其是激光技术的发展而发展起来的一种高精度距离测量技术，其涉及光学、激光、光电子和集成电子等多种技术。由于激光具有单色性好、角分辨力高、抗干扰能力强，所以与其他测距技术相比，激光测距可以避免微波贴近地面的多路径效应及地物干扰问题，因其良好的精确度特性而广泛的应用在军事和民用领域。根据不同的测量环境和测量领域，激光测距主要有干涉法、反馈法、脉冲法、相位法四种。其中相位式激光测距精度较高，常被用在精密测距中，其测距测量精度可达毫米量级，相对误差可达百万分之一。相位式激光测距技术利用测量发射的调制光和反射的接收光之间光波的相位差所包含的距离信息来实现对目标距离的测量。通常是通过测量调制激光信号的射频信号在待测距离上往返传播所产生的相位差，间接地测量信号传播时间，从而得到待测距离的，在此过程中，相位差的测量就比较关键。目前测相单元所使用的方法很多，可分为模拟测相法和数字测相法两大类，而传统的模拟测相法为达到较高的测相精度，选用的基本测尺频率往往较高，这样对电路要求也较高，从而使精确测相变得困难。数字测相技术所使用的后续信号处理电路复杂，从而造成成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有模拟测相法的不足，提供一种信号处理电路简单，同时确保较高测距精度的装置。

本实用新型解决技术问题所采取技术方案为：

基于微波光子信号正交锁定的测距装置，包括具有扫频功能的射频信号发生器、功分器、窄线宽半导体激光器、马赫增德尔强度调制器、三端口光环形器、光纤准直器、光放大器、高速光电探测器、混频器、低通滤波器和计算机。具有扫频功能的射频信号发生器产生的射频信号通过功分器分成两路，其中一路送至马赫增德尔强度调制器射频输入端，另外一路送至混频器的本振输入口；窄线宽半导体激光器的输出光经过马赫增德尔强度调制器后，送至三端口光环形器的第一端口，并由第二端口输出至光纤准直器发射；目标反射的光信号经光纤准直器后回到三端口光环形器，并由第三端口输出至光放大器，光放大器的输出端与高速光电探测器相连；高速光电探测器输出的射频信号送至混频器的射频输入口，混频器的中频输出口与低通滤波器相连，滤波后信号送至计算机。

本实用新型的有益效果：本实用新型改进了对包含距离信息的相位差的处理方法，用相位正交锁定的方法来处理包含距离信息的相位差，通过测量正交后的直流信号在两个连续功率最小点间的频差，利用相位变化公式即可得到探测距离。本实用新型不仅继承了相位式激光测距的一般优势，并且可以大大简化鉴相部分电路，同时扩大测距范围和提高测距精度。

附图说明

图1是本实用新型中的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

如1图所示，基于微波光子信号正交锁定的测距装置，包含具有扫频功能的射频信号发生器1、功分器2、窄线宽半导体激光器3、马赫增德尔强度调制器4、三端口光环形器5、光纤准直器6、光放大器7、高速光电探测器8、混频器9、低通滤波器10和计算机11。具有扫频功能的射频信号发生器1产生的射频信号通过功分器2分成两路，其中一路送至马赫增德尔强度调制器4射频输入端，另外一路送至混频器9的本振输入口；窄线宽半导体激光器3的输出光经过马赫增德尔强度调制器4后，送至三端口光环形器5的第一端口5-1，并由第二端口5-2输出至光纤准直器6发射；目标反射的光信号经光纤准直器6后回到三端口光环形器5，并由第三端口5-3输出至光放大器7，光放大器7的输出端与高速光电探测器8相连；高速光电探测器8输出的射频信号送至混频器9的射频输入口，混频器9的中频输出口与低通滤波器10相连，滤波后信号送至计算机11。