專利名稱：一種相位式激光測距儀及其檢相方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光測距儀，尤其涉及一種相位式激光測距儀及其檢相方法，屬于電子 測量領域。
背景技術：
激光測距儀，作為非接觸式的測量儀器，己被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設、 安全監(jiān)測以及智能控制等領域，相位式激光測距儀以其精度高、功率小和便攜的特點，適用 于民用范疇，有較大的市場和應用前景。相位法測距通過測定調(diào)制光波經(jīng)空氣傳播后所產(chǎn)生 的相位移，從而求得光波所走過的路程。光波在傳播過程中相位是不斷變化的，測尺頻率選 取的越高，測距的理論精度就越高，但同時系統(tǒng)的實現(xiàn)難度就越大。激光測距有分散的直接測尺 頻率方式和連續(xù)的間接測尺頻率方式兩種，分散的直接測尺頻率方式即是直接給出精測尺、
粗測尺的頻率用于測量，為減小因精測尺、粗測尺頻率調(diào)節(jié)跨度大而帶來的一系列問題，測 距普遍采用連續(xù)的間接測尺頻率方式，連續(xù)的間接測尺頻率方式的原理是對同一距離作相 位法測量時，兩個測尺頻率分別測距的相位移之差，等于以這兩個測尺頻率的頻差來測距而 得到的相位移。伴隨著測尺頻率的提高，如何保證所檢觀倒的測距信號質(zhì)量成為關鍵問題，沒有 好的濾波性能，提高測尺頻率對測量精度來說是沒有意義的。石英晶體濾波器有著優(yōu)良的帶通濾 波性能，通帶帶寬一般在10KHz左右，但只有較少的幾種中心頻率的型號，無法像L、 R、 C組成 的帶通濾波器那樣任意調(diào)節(jié)中心頻率，存在使用匹配的問題。
目前，相位式激光測距檢相方法主要有降采樣的數(shù)字同步檢測法，F(xiàn)FT(快速傅立葉變換) 檢相法，脈沖計數(shù)式檢相法三種。降采樣的數(shù)字同步檢測法和FFT檢相法檢相精度較高，前 者要求測尺頻率發(fā)生時序需和ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)采樣時序嚴格同步并符合特定的比例關系， 現(xiàn)有的石英晶體濾波器中，若不加混頻器件，難以找到能同時匹配測尺頻率和ADC采樣頻率 的型號，因此測尺信號的濾波質(zhì)量不是很好，直接影響檢測精度，此外，系統(tǒng)對ADC器件采 樣時序穩(wěn)定性要求也比較高；后者FFT檢相法由于需滿足shannon采樣定理，ADC的采樣頻 率高，若要使用較低采樣頻率實現(xiàn)FFT檢相需增加混頻電路，實現(xiàn)成本較高；脈沖計數(shù)式檢 相法檢相精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了在相位式激光測距儀上很好的使用石英晶體濾波器優(yōu)良的帶通濾波性能而提 出一種相位式激光測距儀及其檢相方法。
一種相位式激光測距儀，其包括信號采樣處理控制模塊、第一信號放大濾波模塊、第 二信號放大濾波模塊、測尺信號發(fā)生模塊、激光調(diào)制發(fā)射模塊、光信號接收檢測模塊、信號 對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊、電源模塊、顯示模塊，其中信號采樣處理控制模塊的輸出端接測尺信號 發(fā)生模塊的輸入端，測尺信號發(fā)生模塊的輸出端接激光調(diào)制發(fā)射模塊的輸入端，激光調(diào)制發(fā) 射模塊的輸出端接第二信號放大濾波模塊的輸入端，激光調(diào)制發(fā)射模塊還設有一激光發(fā)射端， 第二信號放大濾波模塊的輸出端接信號采樣處理控制模塊的輸入端，光信號接收檢測模塊的 輸出端接信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊的輸入端，光信號接收檢測模塊還設有一激光接收端，信號對 數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊的輸出端接第一信號發(fā)大濾波模塊的輸入端，第一信號放大濾波模塊的輸出端 接信號采樣處理控制模塊的輸入端，信號采樣處理控制模塊的顯示信號輸出端接顯示模塊的 輸入端，電源模塊給上述所有模塊供電。
一種基于該相位式激光測距儀的檢相方法，其步驟如下
采樣頻率厶采得的數(shù)字信號結果為-
="sin(2;r A /力+ " + DC= 0,1,2， 3…)
其中/是測尺頻率；《是單個采樣點數(shù)；"是由大氣傳輸和電路影響產(chǎn)生的衰減系數(shù)；^是 出射激光強度幅值；DC是直流偏置值，是一個定值；e是光電系統(tǒng)結構和電路傳輸造成的 相位移；^是將光傳輸造成的相位移對2;r求余所得的值；
檢相方法步驟如下
a. 選取系統(tǒng)的降采樣頻率
adc采樣頻率/4=/-/2 c/;>/2)，也就是系統(tǒng)所用的降采樣頻率值，其中第一測尺
頻率y;和第二測尺頻率/2為兩個連續(xù)的間接測尺頻率，必須分別和單個信號放大濾波模塊中
的兩個石英晶體濾波器的中心頻率相等；
b. 確定采樣數(shù)據(jù)長度
采樣數(shù)據(jù)長度& = 3*26-1 (6 = 0，1，2,3...)，還包括采樣數(shù)據(jù)長度^ = 0這一點，其中6值 根據(jù)系統(tǒng)的處理能力及精度要求來選?。?br> C.采樣數(shù)據(jù)分組
將兩個adc模塊采樣得到的采樣點數(shù)據(jù)均進行如下分組把采樣點數(shù)據(jù)每隔兩個數(shù)據(jù)取
出，重新組成三組新的數(shù)據(jù)，即兩個adc模塊采得的采樣點數(shù)據(jù)的第1、 4、 7…個數(shù)據(jù)分別 組成第一數(shù)組a和第二數(shù)組2'。，第2、 5、 8…個數(shù)據(jù)分別組成第三數(shù)組Q和第四數(shù)組g',，
第3、 6、 9…個數(shù)據(jù)分別組成第五數(shù)組込和第六數(shù)組g、； d.相位移的計算
系統(tǒng)的第一測尺頻率y;和第二測尺頻率/2均進行如下相位移值的計算首先對檢測信號
電路的第一數(shù)組込、第三數(shù)組^ 、第五數(shù)組ft和參考信號電路的第二數(shù)組^'。、第四數(shù)組0、、 第六數(shù)組^'2中每個數(shù)組的元素總和做二進制右移6位平均運算，將這六個數(shù)組轉(zhuǎn)化為對應的 第一平均值X。、第三平均值4、第五平均值^和第二平均值乂'。、第四平均值i,、第六平均 值12;然后對檢測信號電路平均值做如下串行計算力3 = 4 - 4 ， A = 4 - ^ ， 4 = 4 - 4 ， 4=^-4;同理對參考信號電路平均值做如下串行計算^X-乂。， 14 = 1。-A， 15"W2， K力'3;最后計算A"6+J'6， 4=0，再對^V4的值做一次 反正切運算；經(jīng)過兩次如上運算，從而得到第一測尺頻率y;下的第一相位移對2;r求余后的值 ^和第二測尺頻率《下的第二相位移對2;r求余后的值A ;
e.距離值的計算
在第一相位移對2;r求余后的值A和第二相位移對2;r求余后的值A中若《>^2，則粗 測尺頻率相位移值^3=^--2;若^<^2，則粗測尺頻率相位移值^-^+2;r-A;計算粗測
尺距離值馬=么1，將其取整得出第一有效距離值A';再計算精測尺距離值馬=^#，
將其取小數(shù)位得出第二有效距離值iV;則所測距離值D-ZV+ZV，其中義是光波波長。
本發(fā)明提出了一種相位式激光測距儀系統(tǒng)結構，并以此結構為基礎提出了一種相位檢測
方法，通過使用此方法檢相，系統(tǒng)可以用石英晶體濾波器對測距信號進行濾波；本系統(tǒng)采用 連續(xù)的間接測尺頻率方式，并使用了降采樣技術，采樣與信號處理功能集成在同一芯片上， 系統(tǒng)結構簡易，測量精度高，成本低。


圖1是本發(fā)明的激光測距儀的整體模塊示意圖，圖中標號名稱l.信號采樣處理控制模
塊，2.第一信號放大濾波模塊，2'.第二信號放大濾波模塊，3.測尺信號發(fā)生模塊，4.激光 調(diào)制發(fā)射模塊，5.光信號接收檢測模塊，6.信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊，7.電源模塊，8.顯示模塊。 圖2是本發(fā)明單一測尺頻率下的檢相流程示意圖，其中ADC0、 ADC1表示信號采樣所使 用的采樣通道。
具體實施方案
如圖1所示，本發(fā)明的整體模塊包括信號采樣處理控制模塊1、第一信號放大濾波模塊2、 第二信號放大濾波模塊2'、測尺信號發(fā)生模塊3、激光調(diào)制發(fā)射模塊4、光信號接收檢測模 塊5、信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊6、電源模塊7、顯示模塊8。首先由信號采樣處理控制模塊l控 制測尺信號發(fā)生模塊3產(chǎn)生第一測尺頻率信號，該信號幅度調(diào)制激光調(diào)制發(fā)射模塊4中的激 光管，激光管的光電監(jiān)測信號作為參考信號，經(jīng)第二信號放大濾波模塊2'濾波后，由信號 采樣處理控制模塊1采樣處理；出射激光在空氣傳播反射后，經(jīng)光信號接收檢測模塊5檢測， 產(chǎn)生檢測信號，該信號進入信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊6進行信號動態(tài)范圍調(diào)節(jié)，再經(jīng)過第一信號 放大濾波模塊2濾波，由信號采樣處理控制模塊1執(zhí)行信號采樣和處理；將參考信號與檢測 信號檢測處理結果比對后，檢出此測尺頻率下的相位信息。再由信號采樣處理控制模塊1控 制測尺信號發(fā)生模塊3產(chǎn)生第二測尺頻率信號，經(jīng)過同樣的過程，檢出此測尺頻率下的相位 信息；最后，通過匹配這兩個測尺頻率下所檢測的相位信息，得到測距數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)送顯示 模塊8，給出直觀測量結果。電源模塊7提供系統(tǒng)各模塊的電源。
如圖2所示，是基于該激光測距儀的單一測尺頻率下的檢相方法，其完整的檢相方法如
下
采樣頻率厶采得的數(shù)字信號結果為
=sin(2;r/厶+ )+ DC (〖=0,1,2， 3…)
其中/是測尺頻率；K是單個采樣點數(shù)；a是由大氣傳輸和電路影響產(chǎn)生的衰減系數(shù)；^是 出射激光強度幅值；DC是直流偏置值，是一個定值；P是光電系統(tǒng)結構和電路傳輸造成的 相位移；^是將光傳輸造成的相位移對2;r求余所得的值；
檢相方法步驟如下-
a. 選取系統(tǒng)的降采樣頻率
ADC采樣頻率f,=f1-f2 (f1>f2),也就是系統(tǒng)所用的降采樣頻率值，其中第一測尺
頻率y;和第二測尺頻率/2為兩個連續(xù)的間接測尺頻率，必須分別和單個信號放大濾波模塊中 的兩個石英晶體濾波器的中心頻率相等；
b. 確定采樣數(shù)據(jù)長度
采樣數(shù)據(jù)長度4 = 3*26—1 ("0，1，2，3...)，還包括采樣數(shù)據(jù)長度A:-O這一點，其中6值
根據(jù)系統(tǒng)的處理能力及精度要求來選取； C.采樣數(shù)據(jù)分組
將兩個ADC模塊采樣得到的采樣點數(shù)據(jù)均進行如下分組把采樣點數(shù)據(jù)每隔兩個數(shù)據(jù)取 出，重新組成三組新的數(shù)據(jù)，即兩個ADC模塊采得的采樣點數(shù)據(jù)的第1、 4、 7…個數(shù)據(jù)分別
組成第一數(shù)組0)和第二數(shù)組2'。，第2、 5、 8…個數(shù)據(jù)分別組成第三數(shù)組Q和第四數(shù)組g、，
第3、 6、 9…個數(shù)據(jù)分別組成第五數(shù)組込和第六數(shù)組0'2;
d. 相位移的計算
系統(tǒng)的第一測尺頻率y;和第二測尺頻率/2均進行如下相位移值的計算首先對檢測信號
電路的第一數(shù)組a 、第三數(shù)組Q 、第五數(shù)組込和參考信號電路的第二數(shù)組g'。、第四數(shù)組^ 、 第六數(shù)組2'2中每個數(shù)組的元素總和做二進制右移6位平均運算，將這六個數(shù)組轉(zhuǎn)化為對應的 第一平均值4、第三平均值4、第五平均值4和第二平均值j'。、第四平均值j',、第六平均
值」'2 ;然后對檢測信號電路平均值做如下串行計算4 = 4 -4 ,人=乂。 - ^ "5 = 4 - 4 , 4=^-4;同理對參考信號電路平均值做如下串行計算J'3-^-j'。， ,4 = ^。-,2， 爿'5 = ^ -12 ， A =爿'4 -A ;最后計算爿7 "6 + A ，爿8 = A - J5 ，再對V 4的值做一次 反正切運算；經(jīng)過兩次如上運算，從而得到第一測尺頻率/下的第一相位移對2;r求余后的值
《和第二測尺頻率/2下的第二相位移對2;r求余后的值^ ;
e. 距離值的計算
在第一相位移對2;r求余后的值A和第二相位移對2;r求余后的值A中若^>-2，則粗 測尺頻率相位移值^3=^—A;若^<^2，則粗測尺頻率相位移值^=^+27--2;計算粗測
尺距離值A-4，A，將其取整得出第一有效距離值A';再計算精測尺距離值A-丄，i，
將其取小數(shù)位得出第二有效距離值ZV;則所測距離值D-zv+zv，其中義是光波波長。
本發(fā)明設計的出發(fā)點是利用石英晶體濾波器優(yōu)良的帶通濾波特性來保證測量的精度。在 不使用混頻器件的前提下，測尺頻率被限定為石英晶體濾波器的通帶中心頻率，本系統(tǒng)石英 晶體濾波模塊有兩個通帶中心頻率，將它們作為測尺頻率。系統(tǒng)有兩路ADC采樣通道，擁有 各自的采樣保持電路，以降采樣測距信號的方式工作。系統(tǒng)有兩路信號通路，分別為檢測信 號通路與參考信號通路，相應的擁有檢測信號電路和參考信號電路，系統(tǒng)通過比對這兩路信 號得出激光經(jīng)空氣傳播所產(chǎn)生的相位移。系統(tǒng)測尺信號發(fā)生模塊3主要包括一 DDS，通過寫 控制字方式控制產(chǎn)生不同頻率的正弦波調(diào)制信號，其有三種工作模式 一為單頻模式，二為 直接轉(zhuǎn)換模式，三為線性掃描模式，本發(fā)明使用直接轉(zhuǎn)換模式，需預先將所用的兩個測尺頻 率相關參數(shù)分別編程導入DDS內(nèi)部的兩個寄存器中，通過寫控制字選擇不同的寄存器，從而 產(chǎn)生不同的測尺頻率信號。系統(tǒng)激光調(diào)制發(fā)射模塊4主要包括一半導體激光管和激光出射光 路結構，出射激光為小功率二類激光，出射端有一準直透鏡，激光管有光電監(jiān)測功能。系統(tǒng) 光信號接收檢測模塊5主要包括集成運算放大器，硅PIN光電二極管，對數(shù)放大器，濾波片 和光信號接收光路結構，接收前端有一接收透鏡，該模塊只檢測中心頻率與出射激光中心頻 率相同的窄帶光信號。系統(tǒng)信號采樣處理控制模塊1主要包括一MCU和一鍵盤。系統(tǒng)電源模 塊7主要包括一直流轉(zhuǎn)換器，使用兩節(jié)堿性AA電池作為電源。系統(tǒng)顯示模塊8主要包括一液 晶控制器， 一液晶顯示屏。系統(tǒng)在調(diào)試階段進一步包括一 JTAG仿真和調(diào)試接口，該接口在調(diào) 試完成后可從系統(tǒng)內(nèi)祛除，因此實際產(chǎn)品中不包含此JTAG接口 。
該相位式激光測距儀的工作原理是在電源模塊的使能端加載高電平信號使其使能，將 由兩節(jié)堿性AA電池組成的輸入電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的3. 3V輸出，直接或以分壓方式作為系統(tǒng)各 器件的電源；待系統(tǒng)所有電源和時鐘信號均穩(wěn)定后，通過JTAG口將本發(fā)明中的算法程序下載 至信號采樣處理控制模塊l中的MCU里并運行，此時MCU處于中斷等待狀態(tài)，等待測距觸發(fā) 信號的到來，若5分鐘后還無測距觸發(fā)信號到來，MCU發(fā)低電平信號至電源模塊，使之失效， 關斷系統(tǒng)；預先將兩個測尺頻率的相關參數(shù)分別編程導入到測尺信號發(fā)生模塊3中DDS內(nèi)部 的兩個寄存器中，此時，DDS等待MCU的寫控制字觸發(fā)信號，無有效信號輸出；激光調(diào)制發(fā) 射模塊4、光信號接收檢測模塊5、兩個信號放大濾波模塊2和2'、信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊6 均將測距觸發(fā)信號作為使能信號；顯示模塊8上電后就處于工作狀態(tài)，等待MCU的輸出測距 數(shù)據(jù)。
當測距觸發(fā)信號到來，MCU進入中斷服務程序，發(fā)寫控制字觸發(fā)信號通知DDS打開直接 轉(zhuǎn)換模式功能，并寫入控制字到DDS選擇產(chǎn)生第一個測尺頻率信號，之后，MCU執(zhí)行一短時 間等待；與此同時，激光調(diào)制發(fā)射模塊4、光信號接收檢測模塊5、兩個信號放大濾波模塊2 和2'、信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊6使能，在MCU短時間等待中達到穩(wěn)定工作狀態(tài)；短時間等待完 畢，MCU啟動TIMER3(片上時鐘)，發(fā)出某固定頻率的時鐘信號作為MCU片上兩個ADC模塊的 采樣觸發(fā)同步信號，當采樣數(shù)據(jù)達到3倍的2的某次冪個時，MCU再發(fā)寫控制字信號通知DDS 打開直接轉(zhuǎn)換模式功能，并寫入控制字到DDS選擇產(chǎn)生第二個測尺頻率信號；此后，MCU不 再等待，當ADC采樣數(shù)據(jù)達到6倍的2的某次冪個時，MCU進入檢相算法處理，并發(fā)出一控 制信號使激光調(diào)制發(fā)射模塊4、光信號接收檢測模塊5、兩個信號放大濾波模塊2和2'、信 號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊6均失效；當檢相算法處理完畢，MCU送測距結果到顯示模塊，并重新進 入中斷等待狀態(tài)，等待下一個測距觸發(fā)信號的到來，若5分鐘后還無測距觸發(fā)信號到來，MCU 發(fā)低電平信號至電源模塊，使之失效，關斷系統(tǒng)。
權利要求
1、一種相位式激光測距儀，其特征在于包括信號采樣處理控制模塊(1)、第一信號放大濾波模塊(2)、第二信號放大濾波模塊(2’)、測尺信號發(fā)生模塊(3)、激光調(diào)制發(fā)射模塊(4)、光信號接收檢測模塊(5)、信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊(6)、電源模塊(7)、顯示模塊(8)，其中信號采樣處理控制模塊(1)的輸出端接測尺信號發(fā)生模塊(3)的輸入端，測尺信號發(fā)生模塊(3)的輸出端接激光調(diào)制發(fā)射模塊(4)的輸入端，激光調(diào)制發(fā)射模塊(4)的輸出端接第二信號放大濾波模塊(2’)的輸入端，激光調(diào)制發(fā)射模塊(4)還設有一激光發(fā)射端，第二信號放大濾波模塊(2’)的輸出端接信號采樣處理控制模塊(1)的輸入端，光信號接收檢測模塊(5)的輸出端接信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊(6)的輸入端，光信號接收檢測模塊(5)還設有一激光接收端，信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊(6)的輸出端接第一信號發(fā)大濾波模塊(2)的輸入端，第一信號放大濾波模塊(2)的輸出端接信號采樣處理控制模塊(1)的輸入端，信號采樣處理控制模塊(1)的顯示信號輸出端接顯示模塊(8)的輸入端，電源模塊(7)給上述所有模塊供電。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種相位式激光測距儀，其特征在于第一信號放大濾波模塊(2) 和第二信號放大濾波模塊(2')的中心頻率是相同的，放大倍數(shù)可調(diào)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種相位式激光測距儀，其特征在于信號采樣處理控制模塊(l) 中需集成w路單獨的ADC采樣通道，并且其采樣位數(shù)為《'位，其中w為大于l的自然數(shù)，w' 為大于ll的自然數(shù)。
4、 一種基于權利要求1所述的相位式激光測距儀的檢相方法，其特征在于采樣頻率厶采得的數(shù)字信號結果為<formula>formula see original document page 2</formula>其中/是測尺頻率；《是單個采樣點數(shù)；"是由大氣傳輸和電路影響產(chǎn)生的衰減系數(shù)；^是 出射激光強度幅值；DC是直流偏置值，是一個定值；^是光電系統(tǒng)結構和電路傳輸造成的 相位移；^是將光傳輸造成的相位移對2;r求余所得的值；檢相方法步驟如下a. 選取系統(tǒng)的降采樣頻率ADC采樣頻率力=/-/2 (/>/2)，也就是系統(tǒng)所用的降采樣頻率值，其中第一測尺頻率y;和第二測尺頻率/2為兩個連續(xù)的間接測尺頻率，必須分別和單個信號放大濾波模塊中的兩個石英晶體濾波器的中心頻率相等；b. 確定采樣數(shù)據(jù)長度采樣數(shù)據(jù)長度^ = 3*26-1 (6 = 0,1,2,3...)，還包括采樣數(shù)據(jù)長度A^O這一點，其中6值根據(jù)系統(tǒng)的處理能力及精度要求來選取； C.采樣數(shù)據(jù)分組將兩個ADC模塊采樣得到的采樣點數(shù)據(jù)均進行如下分組把采樣點數(shù)據(jù)每隔兩個數(shù)據(jù)取 出，重新組成三組新的數(shù)據(jù)，即兩個ADC模塊采得的采樣點數(shù)據(jù)的第1、 4、 7…個數(shù)據(jù)分別組成第一數(shù)組0)和第二數(shù)組2'。，第2、 5、 8…個數(shù)據(jù)分別組成第三數(shù)組G和第四數(shù)組g、，第3、 6、 9…個數(shù)據(jù)分別組成第五數(shù)組Q2和第六數(shù)組Q'2;d. 相位移的計算系統(tǒng)的第一測尺頻率f1和第二測尺頻率f2均進行如下相位移值的計算首先對檢測信號 電路的第一數(shù)組Q0、第三數(shù)組Q1、第五數(shù)組Q2和參考信號電路的第二數(shù)組Q'0、第四數(shù)組Q'1、 第六數(shù)組Q'2、中每個數(shù)組的元素總和做二進制右移b位平均運算，將這六個數(shù)組轉(zhuǎn)化為對應的 第一平均值A0、第三平均值A1、第五平均值A2和第二平均值A'0、第四平均值A'1、第六平均值A'2;然后對檢測信號電路平均值做如下串行計算A3 = A1 -A0 ， A4 = A0 -A2 ， A5 = A1 -A2 ， A6=A4-A3;同理對參考信號電路平均值做如下串行計算A'3= A'1-A'0， A'4=A'0-A'2， A'5 = A'1 -A'2 ， A'6=A'4-A'3;最后計算A7=A6+A'6, A8=A'5-A5， 再對A7/A8的值做一次 反正切運算；經(jīng)過兩次如上運算，從而得到第一測尺頻率f1下的第一相位移對2π求余后的值φ1和第二測尺頻率f2下的第二相位移對2π求余后的值φ2;e. 距離值的計算:在第一相位移對2π求余后的值φ1和第二相位移對2π求余后的值φ2中若φ1>φ2，則粗測尺頻率相位移值φ3=φ1-φ2;若φ1<φ2，則粗測尺頻率相位移值φ3=φ1+2π-φ1;計算粗測尺距離值D1=(λ/2)*(φ3/2π)將其取整得出第一有效距離值D1';再計算精測尺距離值D2=(λ/2)*(φ1/2π)將其取小數(shù)位得出第二有效距離值D2';則所測距離值D=D1'+D2'，其中λ是光波波長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相位式激光測距儀及其檢相方法，屬電子測量領域。其結構包括信號采樣處理控制模塊、第一信號放大濾波模塊、第二信號放大濾波模塊、測尺信號發(fā)生模塊、激光調(diào)制發(fā)射模塊、光信號接收檢測模塊、信號對數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊、電源模塊和顯示模塊；其檢相方法包括選取系統(tǒng)降采樣頻率、確定采樣數(shù)據(jù)長度、采樣數(shù)據(jù)分組、相位移的計算和距離值的計算過程。本發(fā)明通過使用其相應的檢相方法可用石英晶體濾波器對測距信號濾波，采用連續(xù)的間接測尺頻率方式和降采樣技術，采樣與信號處理功能集成在同一芯片上，系統(tǒng)結構簡易，測量精度高，成本低。
文檔編號G01S11/00GK101387702SQ200810155230
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權日2008年10月22日
發(fā)明者崔一平, 段淋淋 申請人:東南大學