專(zhuān)利名稱(chēng)：距離測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到按照權(quán)利要求1前序部分特征的距離測(cè)量設(shè)備的一個(gè)校準(zhǔn)裝置。
所述方式的距離測(cè)量設(shè)備是作為商用的手動(dòng)測(cè)量設(shè)備。它的測(cè)量范圍為數(shù)十米并且它們主要被使用于建筑測(cè)量，例如房屋的3-維測(cè)量。發(fā)射器發(fā)射一個(gè)強(qiáng)度調(diào)制的輻射。大部分被使用的波長(zhǎng)在容易對(duì)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)的可見(jiàn)光范圍。輻射被測(cè)量物體反射以及漫射并且被接收器接收。從被調(diào)制輻射相對(duì)于發(fā)射器的相位得到與測(cè)量物體之間的距離。
人們已經(jīng)知道，這種距離測(cè)量設(shè)備的測(cè)量精度嚴(yán)重地受環(huán)境的和儀器本身的影響。例如環(huán)境溫度交替變化，被照射物體反射的大的動(dòng)態(tài)范圍，而且特別是由一個(gè)建筑物決定的電子儀器的溫度漂移都會(huì)影響距離測(cè)量。為了減少這些影響使用一個(gè)儀器內(nèi)部已知長(zhǎng)度的參考路段作為校準(zhǔn)用。
從DE 22 29 339 B2中已知一種電子光學(xué)距離測(cè)量設(shè)備，在其中被發(fā)射的用于粗-和精測(cè)量的輻射可轉(zhuǎn)換地用兩種不同的測(cè)量頻率被調(diào)制。在接收器中粗測(cè)量頻率沒(méi)有混頻被直接傳入中間頻率-放大器(ZF)。此外在接收器中使用了一個(gè)輔助振蕩器，它的頻率是這樣選擇的，它相當(dāng)于兩個(gè)測(cè)量頻率的差值。這樣粗測(cè)量頻率和，在精密測(cè)量時(shí)混頻以后產(chǎn)生的低頻，是一樣的。從而省去了一個(gè)否則還需要的第二個(gè)輔助振蕩器，這導(dǎo)致了減少貴重的部件。在進(jìn)行一個(gè)距離測(cè)量時(shí)借助于一個(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)換光闌使測(cè)量輻射交換地被引導(dǎo)到一個(gè)測(cè)量-和校準(zhǔn)路段上。
在DE 37 10 041 C2中公開(kāi)了一個(gè)用光導(dǎo)纖維光束的不接觸式光電距離測(cè)量裝置。其中在一個(gè)纖維光束端部的輻射作為參考光射到一個(gè)參考反射鏡上，而一個(gè)第二個(gè)纖維光束的輻射作為測(cè)量光通過(guò)一個(gè)透鏡瞄準(zhǔn)一個(gè)反射鏡。被反射的測(cè)量和參考光的計(jì)算是通過(guò)一個(gè)混頻級(jí)進(jìn)行的，它與一個(gè)共同的輔助振蕩器連接在一起。混頻級(jí)提供中間頻率信號(hào)給一個(gè)相位測(cè)量裝置的輸入端。
在DE 4 316 348 A1中敘述了一個(gè)距離測(cè)量裝置，其中借助于一個(gè)可轉(zhuǎn)換的射線(xiàn)轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部的參考路段。此時(shí)射線(xiàn)轉(zhuǎn)換裝置圍繞著一個(gè)軸用電機(jī)在測(cè)量光路上擺動(dòng)，在這里它將測(cè)量光現(xiàn)在作為校準(zhǔn)的參考光擺向接收裝置。通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)換不僅參考光而且測(cè)量光交替地到達(dá)接收裝置。這種轉(zhuǎn)換可以在一次距離測(cè)量過(guò)程中多次地進(jìn)行。
在測(cè)量光和參考光在時(shí)間上先后地被檢測(cè)的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，電子部件的漂移狀態(tài)在變化。所有的電子部件和導(dǎo)線(xiàn)在一個(gè)光學(xué)距離測(cè)量設(shè)備的信號(hào)線(xiàn)路上產(chǎn)生信號(hào)延遲。這不僅是靜態(tài)現(xiàn)象而且它隨著時(shí)間在變化，特別是由于電子部件的溫度。除了環(huán)境溫度變化以外主要是電子的自身發(fā)熱，這里特別是發(fā)射器電子，對(duì)于信號(hào)的漂移負(fù)責(zé)。一個(gè)相位計(jì)將這個(gè)信號(hào)延遲作為相位移記錄下來(lái)，它被附加在原本為了確定與距離有關(guān)的相位移上。
特別重要的是在接通距離測(cè)量設(shè)備以后立即出現(xiàn)的這個(gè)效應(yīng)，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下由于其自身的發(fā)熱電子部件的溫度變化最大。因而引起特別大的信號(hào)延遲，它產(chǎn)生信號(hào)的一個(gè)相位移和因此在距離測(cè)量上的誤差。但是恰好對(duì)于電池驅(qū)動(dòng)的手動(dòng)測(cè)量設(shè)備有一個(gè)要求，應(yīng)該在儀器接通以后立即以規(guī)定的精度進(jìn)行測(cè)量。在一次測(cè)量中通過(guò)多次的測(cè)量光和參考光之間的機(jī)械轉(zhuǎn)換電子熱漂移的一部分被補(bǔ)償。在儀器接通以后立即在短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)當(dāng)然是不能達(dá)到一個(gè)高精度的。
此外很多儀器是這樣安排的，一次距離測(cè)量結(jié)束時(shí)經(jīng)過(guò)一個(gè)短的等待時(shí)間至少發(fā)射器的高頻電子自動(dòng)關(guān)閉，因?yàn)樗貏e消耗很多電能。通過(guò)自動(dòng)關(guān)閉手動(dòng)測(cè)量設(shè)備的蓄電池受到保護(hù)。在一次新的測(cè)量要求時(shí)然后儀器重新自動(dòng)接通，此時(shí)與之相關(guān)的熱漂移問(wèn)題，如前所述，又重復(fù)。
測(cè)量不準(zhǔn)確度的一個(gè)重要的成分是由于常常作為測(cè)量接收器使用的雪崩-發(fā)光二極管。這個(gè)雖然具有一個(gè)高放大的優(yōu)點(diǎn)，但是為此必須承受一個(gè)高的、與工作電壓有關(guān)的二極管的溫度。然而工作電壓隨著二極管溫度必須被隨著調(diào)整，接收信號(hào)的相位和距離測(cè)量數(shù)值也隨著改變。
最后在一次測(cè)量過(guò)程中的機(jī)械多次轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生大的機(jī)械負(fù)荷和從而運(yùn)動(dòng)部件的一個(gè)高磨損。另外一方面相應(yīng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)卻又意味著高的制造成本和至少一個(gè)大的重量和體積。
本發(fā)明的任務(wù)是，在光電距離測(cè)量設(shè)備上附加一個(gè)校準(zhǔn)裝置，利用它在短的測(cè)量時(shí)間和特別是在儀器接通以后立即達(dá)到高的測(cè)量精度，提高儀器的可靠性和一個(gè)簡(jiǎn)單和緊湊的結(jié)構(gòu)和低成本成為可能。
此任務(wù)是通過(guò)權(quán)利要求1中敘述的特征解決的。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和進(jìn)一步結(jié)構(gòu)敘述在從屬權(quán)利要求中。
按照本發(fā)明從距離測(cè)量設(shè)備的發(fā)射器光路中始終有高頻調(diào)制的發(fā)射器輻射的一部分被輸出耦合并且通過(guò)一個(gè)用作校準(zhǔn)路段的內(nèi)部參考路段傳送給參考接收器，例如一個(gè)PIN-二極管。這個(gè)是與一個(gè)混頻器連接。這個(gè)混頻器又直接與作為測(cè)量光的測(cè)量接收器所使用的雪崩-發(fā)光二極管連接在一起。應(yīng)被稱(chēng)作為混合頻率的一個(gè)高頻電信號(hào)被耦合在這個(gè)連接上。這個(gè)混合頻率一方面通過(guò)混頻器與被參考接收器接收的參考光的高頻調(diào)制信號(hào)混合，從而產(chǎn)生一個(gè)低頻的校準(zhǔn)信號(hào)。另外一方面混合頻率與被雪崩-發(fā)光二極管接收的測(cè)量輻射的高頻調(diào)制信號(hào)混合，從而產(chǎn)生一個(gè)低頻的測(cè)量信號(hào)。雪崩-發(fā)光二極管在這里代表一個(gè)所謂的直接混頻器。低頻的校準(zhǔn)信號(hào)和低頻的測(cè)量信號(hào)被傳送給相位測(cè)量。此時(shí)可以有兩個(gè)單獨(dú)的相位計(jì)被用于同時(shí)的相位測(cè)量。但是相位測(cè)量也可以通過(guò)順序測(cè)量只用一個(gè)相位測(cè)量計(jì)。
決定性的是，通過(guò)從屬于參考接收器的混頻器和雪崩-發(fā)光二極管之間的電連接，由于雪崩-發(fā)光二極管的變化的工作電壓引起的信號(hào)延遲，同樣作用到校準(zhǔn)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)上。因而在低頻的校準(zhǔn)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)上引起準(zhǔn)確的一樣的相位移并且因此在相位測(cè)量時(shí)通過(guò)測(cè)量相位與校準(zhǔn)相位的相減而不再出現(xiàn)。
雪崩-發(fā)光二極管與其它的發(fā)光二極管相比有一個(gè)大約100倍高的放大倍數(shù)和因而一個(gè)相應(yīng)的高靈敏度。為此它們?cè)谶\(yùn)行時(shí)需要一個(gè)非常高的和與溫度有關(guān)的工作電壓。因此雪崩-發(fā)光二極管必須用一個(gè)可變的、與溫度有關(guān)的偏壓驅(qū)動(dòng)。其后果為，一個(gè)雪崩-發(fā)光二極管的容量隨著可變的偏壓而變化，從而引起不期望的相位移。然而這個(gè)相位移不僅對(duì)由雪崩-發(fā)光二極管提供的低頻測(cè)量信號(hào)而且對(duì)低頻校準(zhǔn)信號(hào)由于混頻器與雪崩-發(fā)光二極管之間的電連接是同樣大的。從而雪崩-發(fā)光二極管的與溫度相關(guān)變化的偏壓作為由相位測(cè)量得到距離數(shù)值的誤差源被消除。
同樣發(fā)射器的，特別是發(fā)射二極管和從屬的驅(qū)動(dòng)電子當(dāng)儀器接通后很短時(shí)間內(nèi)的溫度漂移，通過(guò)本發(fā)明的校準(zhǔn)過(guò)程也被補(bǔ)償。測(cè)量輻射和參考輻射的檢波在時(shí)間上同時(shí)進(jìn)行，如果始終有發(fā)射輻射的一部分被傳送給參考接收器的話(huà)。例如這種傳送可以通過(guò)參考輻射借助于一個(gè)半透明的反射鏡從發(fā)射光路中輸出耦合來(lái)完成的。輸出耦合的輻射通過(guò)參考路段到達(dá)參考檢波器。此時(shí)被射向測(cè)量物體的測(cè)量輻射保證還可以有一個(gè)足夠的強(qiáng)度，因?yàn)槔矛F(xiàn)代的半導(dǎo)體激光器作為發(fā)射器其射線(xiàn)發(fā)射的強(qiáng)度可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)。
由于，參考輻射和測(cè)量輻射不是時(shí)間先后而是同時(shí)被接收和它們相互的相位被測(cè)量，發(fā)射器的一個(gè)漂移在相位差形成時(shí)被校準(zhǔn)掉。
通過(guò)這種光-電子校準(zhǔn)使距離測(cè)量的精度被提高，并且是在只允許短的測(cè)量時(shí)間和在儀器接通以后立即達(dá)到被提高了的測(cè)量精度的要求下。此外與傳統(tǒng)的連續(xù)的測(cè)量方法比較測(cè)量時(shí)間大約縮短了一半，因?yàn)榉艞壛宿D(zhuǎn)換過(guò)程。儀器的可靠性也通過(guò)本發(fā)明被改善，因?yàn)椴恍枰獧C(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件。此外取消了機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置通過(guò)重量和體積的減小對(duì)于一個(gè)手動(dòng)測(cè)量設(shè)備起到了正面的作用。同樣因此相聯(lián)系的低制造成本也是優(yōu)點(diǎn)。最后由于測(cè)量時(shí)間短在一個(gè)規(guī)定的蓄電池充電內(nèi)可能有一個(gè)明顯較高的測(cè)量次數(shù)。
下面借助附圖比較詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明的實(shí)施例。它表示

圖1本發(fā)明對(duì)象的一個(gè)簡(jiǎn)圖，圖2a一個(gè)傳統(tǒng)的“相位同步回路”(PLL)-電路，圖2bPLL-電路和本發(fā)明對(duì)象的一個(gè)集成，和圖3本發(fā)明對(duì)象與一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)換的一個(gè)組合。
在附圖1中表示了一個(gè)按照本發(fā)明的距離測(cè)量設(shè)備的簡(jiǎn)圖。由發(fā)射器1發(fā)射的和由一個(gè)平行光管10被準(zhǔn)直的輻射通過(guò)一個(gè)輻射分配器11被分成一個(gè)測(cè)量輻射和一個(gè)參考輻射。測(cè)量輻射到達(dá)一個(gè)測(cè)量物體，其距離應(yīng)被測(cè)定。由測(cè)量物體反射的或漫射的輻射一般情況下通過(guò)一個(gè)光學(xué)接收器15被導(dǎo)向一個(gè)測(cè)量接收器2。
參考輻射經(jīng)過(guò)一個(gè)參考行程14以后，參考行程經(jīng)過(guò)輻射分配器11、一個(gè)轉(zhuǎn)換反射鏡12和一個(gè)光學(xué)13被一個(gè)參考接收器3接收。參考行程14表示距離測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)路段。當(dāng)然參考行程14根據(jù)儀器內(nèi)的位置情況也可以被構(gòu)成另外的樣子和例如將參考接收器3直接安排在輻射分配器11的后面。作為參考接收器3主要是使用一個(gè)PIN-二極管。測(cè)量接收器3的電信號(hào)被繼續(xù)傳送到混頻器4。如果代替PIN-二極管作為參考接收器3使用一個(gè)雪崩-發(fā)光二極管并且這個(gè)被作為直接混頻器工作，那么它同時(shí)代替了混頻器4。
一個(gè)高頻的調(diào)制頻率被送入發(fā)射器1，用它被發(fā)射的輻射被強(qiáng)度調(diào)制。用一個(gè)相同高的頻率作為混合頻率通過(guò)一個(gè)電連接導(dǎo)線(xiàn)5供給測(cè)量接收器2和混頻器4。此時(shí)一個(gè)雪崩-發(fā)光二極管被使用作為測(cè)量接收器2，它作為直接混頻器運(yùn)行和通過(guò)一個(gè)串聯(lián)電阻與一個(gè)可變的偏壓UV相連。
由測(cè)量接收器2接收的測(cè)量信號(hào)與混合頻率信號(hào)的混和通向一個(gè)低頻的信號(hào)NF-MESS。信號(hào)混頻時(shí)-或從數(shù)學(xué)上來(lái)看是一個(gè)乘法-同時(shí)產(chǎn)生的高頻信號(hào)成分用一般的濾波器被濾掉。同時(shí)混合頻率信號(hào)與由參考接收器3中接收的參考信號(hào)在混頻器4中被混頻并且通向一個(gè)低頻的信號(hào)NF-CAL。NF-MESS和NF-CAL的相互的相位各自借助于一個(gè)相位計(jì)被同時(shí)測(cè)量。這些低頻信號(hào)的相位差被構(gòu)成，從中得出距測(cè)量物體的距離。
按照本發(fā)明測(cè)量接收器2和混頻器4是通過(guò)連接導(dǎo)線(xiàn)5相互電連接的，導(dǎo)線(xiàn)承受高頻混合頻率。這具有決定性的優(yōu)點(diǎn)，由測(cè)量接收器2承受的不期望的相位移，它是由于與溫度有關(guān)的偏壓UV的電壓供電產(chǎn)生的，同時(shí)以相同的程度影響著信號(hào)NF-MESS和NF-CAL。因此在這兩個(gè)信號(hào)構(gòu)成差值時(shí)不期望的相位移通過(guò)測(cè)量接收器2完全被補(bǔ)償?shù)簟Ｗ詈蟀凑崭綀D1上的電路裝置借助于連接導(dǎo)線(xiàn)5距離測(cè)量的一個(gè)非常準(zhǔn)確的校準(zhǔn)成為可能。
此外同時(shí)發(fā)射器1和它的驅(qū)動(dòng)電子的漂移由于在連續(xù)的距離測(cè)量時(shí)同時(shí)接收參考輻射和測(cè)量輻射而被補(bǔ)償?shù)?。這樣參考輻射和測(cè)量輻射的相位差與發(fā)射器的漂移無(wú)關(guān)。相位差主要只還包含距離信息。
用這種光-電子校準(zhǔn)使儀器在短的測(cè)量時(shí)間和在儀器接通以后短時(shí)間內(nèi)的距離測(cè)量精度與用機(jī)械轉(zhuǎn)換的校準(zhǔn)相比有明顯的提高。此外降低了重量和成本，提高了儀器的可靠性和在一次充電內(nèi)可以測(cè)量的次數(shù)比較多。
對(duì)于按照附圖1的發(fā)射器1是使用一個(gè)具有一個(gè)向前瞄準(zhǔn)的輻射發(fā)射的激光二極管。代替它還可以使用商業(yè)上能夠得到的激光二極管，它同時(shí)發(fā)射兩個(gè)相反方向的輻射。此時(shí)向前瞄準(zhǔn)的輻射用作測(cè)量光和反方向瞄準(zhǔn)的輻射用作參考光。參考光可以直接瞄準(zhǔn)參考接收器3。在這種情況下參考光不需要從測(cè)量光路中被輸出耦合并且輻射分配器11成為多余的并且有時(shí)偏轉(zhuǎn)反射鏡12也是多余的。
此外激光二極管也是可以買(mǎi)到的，其中附加集成了一個(gè)接收二極管，它可以接收反向發(fā)射的激光輻射。這個(gè)接收二極管一般用于調(diào)整激光功率。但是對(duì)于按照本發(fā)明的目的它也可以代表參考接收器3。因而在一個(gè)唯一的電子部件上實(shí)現(xiàn)了射線(xiàn)生成和參考輻射的檢波。在這種位置節(jié)省和成本合理的變型中當(dāng)然必須考慮集成的接收二極管的功率限制。一個(gè)另外的電路變化涉及到混頻器4。一般來(lái)說(shuō)發(fā)射器1所需要的調(diào)制頻率和測(cè)量接收器2和混頻器4所需要的混合頻率是借助于一個(gè)“鎖相環(huán)”(PLL)-電路產(chǎn)生的，如附圖2a簡(jiǎn)圖上表示的。此外一個(gè)被固定調(diào)整的石英振蕩器和一個(gè)可控的頻率可變的石英振蕩器的一個(gè)高頻信號(hào)被傳送給一個(gè)混頻器4a。在混頻器4a中產(chǎn)生的低頻信號(hào)在相位比較器中與低頻NF-參考相位相比較。與之相應(yīng)的可控石英振蕩器頻率的相位比NF-參考相位被調(diào)整得穩(wěn)定。
但是PLL-電路的混頻器4a的功能也可以同時(shí)被混頻器4所識(shí)別。在附圖2b上表示了，混頻器4是如何可以被一同利用在PLL-電路上。在一個(gè)這樣的情況下PLL-電路始終自動(dòng)地調(diào)整調(diào)制頻率的相位與混合頻率的相位之間的差值使PLL-電路的NF-參考相位為一個(gè)恒定的數(shù)值。如果這個(gè)恒定的數(shù)值在儀器制造時(shí)通過(guò)一個(gè)校準(zhǔn)一次性的被求得并且存儲(chǔ)在儀器中，這樣每次距離測(cè)量時(shí)一個(gè)唯一的相位測(cè)量就足夠了。此時(shí)在儀器中總共只有一個(gè)唯一的混頻器和相位計(jì)，這樣就顯示了成本的優(yōu)越性。
此外對(duì)于一個(gè)另外的結(jié)構(gòu)變型被使用了一個(gè)附加的LED，借助于它在每次距離測(cè)量的開(kāi)始時(shí)測(cè)量接收器2用一個(gè)已知的光強(qiáng)度被照射。因而測(cè)量接收器2的工作點(diǎn)可以被調(diào)整，也就是說(shuō)作為測(cè)量接收器2的雪崩-發(fā)光二極管的偏壓UV被調(diào)整。為此用在距離測(cè)量設(shè)備內(nèi)已經(jīng)存在的和按照本發(fā)明的手段將附加的LED被低頻調(diào)制，以便與背景光電平無(wú)關(guān)，被調(diào)制的光發(fā)射被測(cè)量接收器2測(cè)量和從而偏壓UV被調(diào)整。這個(gè)過(guò)程在幾個(gè)毫秒內(nèi)完成，因而總的測(cè)量時(shí)間只受到很少的影響。有利的是在每次距離測(cè)量時(shí)偏壓UV工作點(diǎn)的這個(gè)開(kāi)始的調(diào)整對(duì)于測(cè)量精度的改善是一個(gè)附加的貢獻(xiàn)。此外甚至可以取消否則還要徹底地確定的每一個(gè)雪崩-發(fā)光二極管的比溫度系數(shù)。
最后本發(fā)明對(duì)象也可以與一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)已知的距離測(cè)量設(shè)備組合并且連接在一起。附圖3用簡(jiǎn)圖表示了按照本發(fā)明的光-電子校準(zhǔn)與一個(gè)傳統(tǒng)的用輻射轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)的一個(gè)這樣的組合。其中測(cè)量輻射可以借助于輻射轉(zhuǎn)換裝置20a，b通過(guò)一個(gè)輻射分配器12′和一個(gè)反射鏡21直接到達(dá)測(cè)量接收器2。輻射轉(zhuǎn)換裝置20a，b如在附圖3上表示的可以機(jī)械操作。當(dāng)然也可以用一個(gè)電子-光操作，例如借助于一個(gè)克爾盒。借助于輻射轉(zhuǎn)換裝置20a，b一個(gè)校準(zhǔn)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)交替地由測(cè)量接收器2產(chǎn)生，此時(shí)兩個(gè)信號(hào)由于已經(jīng)敘述過(guò)的連接導(dǎo)線(xiàn)5的優(yōu)點(diǎn)而受益，并且同時(shí)還出現(xiàn)參考接收器3的光-電子校準(zhǔn)信號(hào)。通過(guò)這樣的兩次校準(zhǔn)使測(cè)量精度還可以進(jìn)一步地提高并且超過(guò)用每一種單獨(dú)的校準(zhǔn)方法的測(cè)量設(shè)備的測(cè)量精度。對(duì)于兩種校準(zhǔn)方法的組合和連接當(dāng)然必須承受長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間和比較貴的測(cè)量?jī)x器。
權(quán)利要求
1.距離測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，有一個(gè)發(fā)射器(1)，發(fā)射一個(gè)高頻調(diào)制的輻射和照射一個(gè)測(cè)量物體，和一個(gè)測(cè)量接收器(2)，對(duì)由測(cè)量物體反射回來(lái)的輻射進(jìn)行檢測(cè)，和一個(gè)參考接收器(3)，此時(shí)距離測(cè)量是按照相位測(cè)量原理進(jìn)行的，其特征為，a)一個(gè)內(nèi)部的參考路段(14)用作為校準(zhǔn)路段，經(jīng)過(guò)它始終有由發(fā)射器(1)發(fā)射出來(lái)的輻射的一部分被轉(zhuǎn)向參考接收器(3)，這樣在參考接收器(3)和測(cè)量接收器(2)中被檢波的輻射可以同時(shí)被計(jì)算，和b)一個(gè)電連接導(dǎo)線(xiàn)(5)處于一個(gè)接收參考接收器(3)的電信號(hào)的混頻器(4)和一個(gè)用作為測(cè)量接收器(2)的雪崩-發(fā)光二極管之間，此時(shí)一個(gè)高頻的混合頻率被送入電連接導(dǎo)線(xiàn)(5)，這樣高頻的混合頻率與雪崩-發(fā)光二極管的偏壓(UV)重疊并且同時(shí)被送入混頻器(4)，從而在混頻器(4)中產(chǎn)生一個(gè)低頻的校準(zhǔn)信號(hào)(NF-CAL)和在雪崩-發(fā)光二極管中產(chǎn)生一個(gè)低頻的測(cè)量信號(hào)(NF-MESS)，它們相互的相位被求得用于距離確定。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，一個(gè)PIN-發(fā)光二極管被用作為參考接收器(3)。
3.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，參考接收器(3)是集成在發(fā)射器(1)中。
4.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，一個(gè)作為直接混頻器工作的雪崩-發(fā)光二極管被用作為參考接收器(3)，從而代替了混頻器(4)。
5.按照權(quán)利要求1至3之一的裝置，其特征為，混頻器(4)同時(shí)還可以作為為了產(chǎn)生混合頻率和發(fā)射器(1)的調(diào)制頻率的混頻器。
6.按照上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征為，為了求得測(cè)量接收器(2)的工作點(diǎn)而含有一個(gè)單獨(dú)的被低頻調(diào)制的LED，它在每一次距離測(cè)量的開(kāi)始用一個(gè)已知的光強(qiáng)度在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)照射測(cè)量接收器(2)。
7.按照上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征為，含有一個(gè)輻射轉(zhuǎn)換裝置(20a，b)，它可以這樣被調(diào)整，發(fā)射器(1)的輻射替代射向測(cè)量物體而直接到達(dá)測(cè)量接收器(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一個(gè)距離測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置。一個(gè)發(fā)射器(1)發(fā)射一個(gè)高頻調(diào)制的輻射,它被一個(gè)測(cè)量物體反射回來(lái)和被一個(gè)測(cè)量接收器(2)接收。發(fā)射器射線(xiàn)的一部分始終作為參考光被輸出耦合和經(jīng)過(guò)一個(gè)校準(zhǔn)行程被導(dǎo)向一個(gè)參考接收器(3),它的電信號(hào)被輸入一個(gè)混頻器(4)。混頻器(4)和用作為測(cè)量輻射的測(cè)量接收器(2)的雪崩—發(fā)光二極管是通過(guò)一個(gè)承受混合頻率的電連接導(dǎo)線(xiàn)(5)相互直接連接的。從而一個(gè)光—電子的校準(zhǔn)成為可能,它將雪崩—發(fā)光二極管的受溫度影響的相位移完全補(bǔ)償?shù)?。因?yàn)橛捎诎l(fā)射器(1)的溫度漂移而產(chǎn)生的在參考信號(hào)和接收信號(hào)中的相位移也相互補(bǔ)償?shù)?特別是在儀器接通以后立即進(jìn)行的短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)從而產(chǎn)生了總的距離測(cè)量精度的一個(gè)提高。此外和一個(gè)連續(xù)的機(jī)械校準(zhǔn)相比較只需要一半的測(cè)量時(shí)間和由于放棄一個(gè)機(jī)械的轉(zhuǎn)換裝置而出現(xiàn)了重量－,成本－和可靠性的優(yōu)越性。
文檔編號(hào)G01S7/497GK1241261SQ97180833
公開(kāi)日2000年1月12日 申請(qǐng)日期1997年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月21日
發(fā)明者K·吉格爾 申請(qǐng)人:萊卡地球系統(tǒng)公開(kāi)股份有限公司