[实用新型]一种相位测量的校准装置及测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光电测距技术领域，特别涉及一种相位测量的校准装置及测量装置。

背景技术

相位式激光测量因为毫米级别测量精度高在200米内的短距离激光测距中得到广泛应用。

相位式激光测距是用调制的激光光束照射被测目标，激光光束经被测目标反射后折回，将激光光束往返过程产生的相位变化换算成被测目标的距离，其测量的准确性和精度受测距装置内部零件特性的影响。激光测距仪器的精度要求越高，其电路的复杂程度与精密器件的需求量就大大提高。因此，环境因素如温度以及器件使用寿命对器件性能的影响，导致器件产生相位漂移不可忽视。

现有技术一般采用内外光路的相位差补偿原理消除电路系统的附加相移，确保测量数据不受外界环境因素影响。消除附加相移的相位差补偿原理，如下：

设测距信号先后经过内光路与外光路形成所滞后的相位差各为与为仪器内部电子线路在传送信号过程中产生的附加相移，则内、外光路测距信号e内与e外在相位器中分别于参考信号e₀的比较结果为

上述中，随仪器工作状态变化而变化，为随机相移，无法通过精确计算求解，在测距时，交替使用内、外光路进行测相，在交替过程的短时间内，可以认为附加相移没有变化，于是取内、外光路比较结果的差值作为测量结果，即

以上结果Φ已经消除了附加相移不稳定的影响，从而保证了测距的精度。

现有技术中一般采用以下校准方法：

(1)单发单收系统，即单路发送光束单路接收光路信号，通过一个可控制的机械装置或光电开关，如液晶光阀，实现内外光路的切换，通过计算切换前后内外光路的相位值进行相位校正，消除环境不确定相位干扰。由于采用物理机械开关，机械响应时间长(一般为数百毫秒级别)，不可实时校准，且结构相对复杂，容易产生机械磨损和故障，使用寿命短，不适合作为工业精密仪器使用；同时采用液晶光阀为典型的光电开关，存在截止不良，对比度小，受温度影响大和成本较高等缺点，难以大批量在各个领域使用。

(2)单发双收系统，即单路发射光束并通过双路分别接收内、外光路信号，两路接收信号分别进行处理并计算其相位差，从而消除环境不确定相位干扰。该系统采用两个雪崩二极管(Avalanche Photo Diode，APD)分别接收内外光路信号，但在实际工作中，两个雪崩管由于自身参数差异而产生无法消除两者由于环境变化而带来共模的相位误差；故在实际设计中需考虑配对雪崩电压相近(1V以内压差)的雪崩管，造成极大工作量和呆滞物料；

(3)传统双发单收系统，即双路独立发射同一波长光束并通过接收装置分别先后接收内、外光路信号，两路接收信号分别进行处理并计算其相位差，从而消除环境不确定相位干扰。该系统采用两个独立的光电发生装置分别发生两路相同波长的光波信号，而由于两路光电发生装置，特别是激光管，在工作时由于内外光路工作时间不同且两个激光性能差异极容易产生不同温度漂移无法用上述原理进行消除，从而产生测量距离的漂移。

综上所述，以上三种解决方案在实际应用中均存在缺陷。

因此，一种相位测量的校准方法，能够解决现有技术中电路响应时间长、容易产生机械故障、使用寿命短或者成本高、容易产生同频干扰的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种相位测量的校准装置，解决了现有技术中电路响应时间长、容易产生机械故障、使用寿命短或者成本高、容易产生同频干扰的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种相位测量的校准装置，包括：

第一光波发射装置，用于根据接收到的第一高频振荡信号调制生成第一光波，并将所述第一光波的一部分作为外光路光波发射至被测目标，将所述第一光波的另一部分作为消除基底的第一内光路信号发射；

第二光波发射装置，用于根据接收到的第二高频振荡信号调制生成第二光波，并将所述第二光波的一部分作为第二内光路信号发射，将所述第二光波的另一部分作为第三内光路信号发射；

第一光电转换装置，用于分别接收所述外光路光波与第二内光路光波进行光电转换并分别输出；

第二光电转换装置，用于分别接收第一内光路光波与第三内光路光波进行光电转换并分别输出；

鉴相器，用于分别接收所述第一光电转换装置与所述第二光电转换装置输出的信号，并将四路信号进行相位比较输出消除基底的相位差信号。