專利名稱：相位差檢測(cè)方法和系統(tǒng)、雙晶振混頻電路及距離測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于相位差檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種相位差檢測(cè)方法、相位差檢測(cè) 系統(tǒng)、雙晶振混頻電路、以及距離測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
隨著二十世紀(jì)八十年代以來(lái)半導(dǎo)體激光器和數(shù)字電路長(zhǎng)足發(fā)展，長(zhǎng)距離高 精度的激光測(cè)距技術(shù)越來(lái)越廣泛應(yīng)用于電力、水利、通訊、環(huán)境、建筑、警務(wù)、 消防、爆破、航海、鐵路、軍事反恐等領(lǐng)域。毫米級(jí)別測(cè)量精度的相位式激光
測(cè)距產(chǎn)品已經(jīng)逐步在200米內(nèi)的短程激光測(cè)距中占主導(dǎo)地位。
基于測(cè)相位差原理的相位式激光測(cè)距裝置是用連續(xù)調(diào)制的激光波束照射被 測(cè)目標(biāo)，光束經(jīng)被測(cè)目標(biāo)反射后折回，將光束往返過(guò)程產(chǎn)生的相位變化，換算 成被測(cè)目標(biāo)的距離，應(yīng)用于短距離高精度的距離測(cè)量。由于裝置內(nèi)部零部件的 選擇配置不同，測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度也有所不同?，F(xiàn)有技術(shù)中的相位式激光測(cè) 距裝置，采用鎖相環(huán)(Phase Locked Loop, PLL )來(lái)獲得兩個(gè)同步信號(hào)，由基 準(zhǔn)頻率和輸出頻率的相位差產(chǎn)生振蕩器的控制信號(hào)，從而調(diào)整信號(hào)輸出頻率， 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)相位的同步。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)提供的相位式激光測(cè)距裝置的 結(jié)構(gòu)，相位式激光測(cè)距裝置包括PLL電路、光源、調(diào)制器、接收器、測(cè)距信 號(hào)混頻器、以及相位計(jì)。PLL電路產(chǎn)生兩個(gè)相位同步的信號(hào)， 一路為外光路信 號(hào)， 一路為內(nèi)光路信號(hào)，調(diào)制器接收外光路信號(hào)后，根據(jù)外光路信號(hào)的頻率調(diào) 制光源產(chǎn)生的光波信號(hào)，并發(fā)射測(cè)距光束，測(cè)距光束發(fā)射到被測(cè)目標(biāo)后反射折 回，返回光束^皮接收器接收，接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后送入測(cè)距信號(hào)混 頻器中，測(cè)距信號(hào)混頻器將內(nèi)光路信號(hào)與返回光束混頻，并輸出給相位計(jì)，由 相位計(jì)計(jì)算得到所需相位差，最后根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算得到相位式激光測(cè)距裝置與被測(cè)目標(biāo)之間的距離。由于鎖相環(huán)內(nèi)部器件的結(jié)構(gòu)特性，鎖相環(huán)電路具有精 度低，成本高，以及電路相對(duì)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種相位差檢測(cè)方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中
使用PLL電路的相位式激光測(cè)距裝置精度低、成本高、功耗大的問(wèn)題。 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種相位差4企測(cè)方法，所述方法包括 產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振蕩信號(hào)，將每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，其中
一路為用于本地參考的本地參考信號(hào)， 一路為用于測(cè)距的測(cè)距信號(hào)； 將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的第 一差頻信號(hào)； 將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被反射的返回信號(hào)，
與另 一路測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)；
將所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)相減，獲取所述第二差頻信號(hào)與第一
差頻信號(hào)的相位差。
本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種雙晶混頻電路，所述雙晶混頻電路
包括
第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器，用于分別產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振 蕩信號(hào)，并將每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，其中一路為用于本地參考的本地參 考信號(hào)， 一路為用于測(cè)距的測(cè)距信號(hào)；
第一混頻器，用于將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的笫一差頻信
號(hào)；
第二混頻器，用于將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被 反射的返回信號(hào)，與另一路測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)。
本發(fā)明實(shí)施例的另一 目的在于提供一種采用上述雙晶混頻電路實(shí)現(xiàn)的相位 差檢測(cè)裝置。
本發(fā)明實(shí)施例的另一 目的在于提供一種采用相位差檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)的測(cè)量裝置。
本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種相位差檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 光源，用于發(fā)出光波；
第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器，用于分別產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振 蕩信號(hào)，并將每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，其中一路為用于本地參考的本地參 考信號(hào)， 一路為用于測(cè)距的測(cè)距信號(hào)；
第一混頻器，用于將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的第一差頻信
調(diào)制器，用于將所述光源發(fā)出的光波根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，發(fā)射至 被測(cè)目標(biāo)；
信號(hào)接收模塊，用于接收調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被反射的返回信 號(hào)，將所述返回信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出；
第二混頻器，用于將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被
反射的返回信號(hào)，與另一路測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)；以及
鑒相器，用于將所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)相減，獲取所述第二差 頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)的相位差。
本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種采用上述相位差檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的測(cè) 量裝置。
本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)生兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)，每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路， 一路 用于本地參考， 一路用于測(cè)距，將本地參考信號(hào)混頻得到一路差頻信號(hào)，將測(cè) 距參考信號(hào)混頻得到另一路差頻信號(hào)，兩路差頻信號(hào)相減得到信號(hào)傳輸產(chǎn)生的 相位差。本發(fā)明具有精度高、成本低、穩(wěn)定性好、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，用于高精度 檢測(cè)相位差，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)測(cè)量精度。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的相位式激光測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)6圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的相位差檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙晶振混頻電路的結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的相位差檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的距離測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光測(cè)距方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)^f亍進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例^f叉 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實(shí)施例中產(chǎn)生兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)，每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，一 路用于本地參考， 一路用于測(cè)距，將本地參考信號(hào)混頻得到一路差頻信號(hào)，將 測(cè)距參考信號(hào)混頻得到另 一路差頻信號(hào)，兩路差頻信號(hào)相減得到信號(hào)傳輸產(chǎn)生 的相位差，根據(jù)信號(hào)在所測(cè)媒質(zhì)中的傳播速度和振蕩頻率，可以進(jìn)行高精度距 離測(cè)量。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，假設(shè)產(chǎn)生信號(hào)1和信號(hào)2兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)，將信 號(hào)1分為信號(hào)1A和1B兩路，信號(hào)2分為信號(hào)2A和2B兩路，其中信號(hào)1A和 信號(hào)2A用于本地參考，信號(hào)1B和信號(hào)2B用于測(cè)距。
設(shè)產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)1的頻率為/，角頻率為"=2<，發(fā)射時(shí)刻'的相位 為^ + e， e為初相角；產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)2頻率為,，角頻率為"、27^,發(fā) 射時(shí)刻,的相位為"'"伊，伊為初相角，其中信號(hào)1和信號(hào)2兩個(gè)高頻振蕩信號(hào) 存在隨機(jī)的初始相位差。信號(hào)1A和信號(hào)2A首先進(jìn)行混頻并取低頻的差頻 a/=/-/'，得到作為本地參考的低頻第一差頻信號(hào)，設(shè)為e。，上述第一差頻信號(hào)
在發(fā)射時(shí)刻'的相位為
信號(hào)1B用于測(cè)距，設(shè)到達(dá)被測(cè)目標(biāo)所需的時(shí)間為^，因此產(chǎn)生的相位延遲為"、測(cè)距信號(hào)到達(dá)被測(cè)目標(biāo)的相位為""^-必^;再?gòu)谋粶y(cè)目標(biāo)返回相位同 樣延遲了"、因此接收返回信號(hào)時(shí)的相位為W + 其中^=&。帶有測(cè)
距信息的返回信號(hào)與信號(hào)2B進(jìn)行混頻后取其差頻^=廠,，得到低頻第二差頻
信號(hào)，設(shè)為"，上述第二差頻信號(hào)在發(fā)射時(shí)刻f的相位為
% =(K V + (6>_。_ f2iD (2)
(1)式和(2)式相減，即可測(cè)定第一差頻信號(hào)與第二差頻信號(hào)兩個(gè)低頻 信號(hào)的相位差 ，為
^,-l必^ (3)
相位差^即為測(cè)距信號(hào)在2倍測(cè)線距離上的相位延遲。其中，上述混頻后 的低頻信號(hào)仍保持著原高頻信號(hào)間的相位關(guān)系。
由上述原理可見，第一差頻信號(hào)和第二差頻信號(hào)均帶有初始時(shí)兩組高頻振 蕩信號(hào)的相位差，通過(guò)兩差頻信號(hào)相減可完全消除該相位差對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的相位差檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下
在步驟S201中，產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振蕩信號(hào)，將每個(gè)高頻振蕩信號(hào) 分為兩路，其中一路為用于本地參考的本地參考信號(hào)， 一路為用于測(cè)距的測(cè)距 信號(hào)；
在步驟S202中，將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的第一差頻信號(hào)， 該第一差頻信號(hào)中包括兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)的基本相位差；
在本發(fā)明實(shí)施例中，兩路高頻振蕩信號(hào)同步，具有相同頻率、相同相位的 特點(diǎn)。
在步驟S203中，在步驟S202執(zhí)行的同時(shí)將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光 波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被反射的返回信號(hào)，與另一路測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差 頻信號(hào)，該第二差頻信號(hào)中包括兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)的基本相位差，以及信號(hào)傳 輸過(guò)程中產(chǎn)生的相位差；
在本發(fā)明實(shí)施例中，光波可以為激光、紅外線、超聲波以及其他光波。 在步驟S204中，將所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)相減，獲取所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)的相位差。
在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)信號(hào)在所測(cè)媒質(zhì)中的傳播速度和信號(hào)的振蕩頻率， 可以測(cè)量距離或者信號(hào)所走的路程時(shí)間。
在本發(fā)明實(shí)施例中，采用晶體振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)。晶體振蕩器是高 精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類振蕩電 路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特 定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。具有精度高、成本低、頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、功耗低、體 積小、溫度敏感度低、適應(yīng)現(xiàn)代集成工藝要求諸多優(yōu)點(diǎn)。選用晶體振蕩器代替
PLL電路的頻率振蕩器，相比與PLL電路具有精度高、成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu) 點(diǎn)，用于高精度檢測(cè)相位差，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)測(cè)量精度。
圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的雙晶振混頻電路的結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明， 僅示出與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
晶體振蕩器301產(chǎn)生穩(wěn)定的兩路高頻振蕩信號(hào)， 一路信號(hào)1A作為本地參 考信號(hào)輸出給混頻器302， 一^各信號(hào)1B用于測(cè)距輸出；晶體振蕩器303產(chǎn)生兩 路高頻振蕩信號(hào)2A、信號(hào)2B， 一路信號(hào)2A輸出給混頻器302, —路信號(hào)2B 輸出給混頻器304;混頻器302接收信號(hào)1A和信號(hào)2A,進(jìn)行混頻并輸出低頻 信號(hào)作為第一差頻信號(hào)，上述第一差頻信號(hào)包括兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)的基本相位 差；信號(hào)1B用于調(diào)制光波，經(jīng)調(diào)制的光波發(fā)射至被測(cè)目標(biāo)，光波被被測(cè)目標(biāo) 反射后返回，混頻器304接收信號(hào)2B和返回信號(hào)，進(jìn)行混頻并輸出低頻信號(hào) 作為第二差頻信號(hào)，上述第二差頻信號(hào)包括兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)的基本相位差， 以及測(cè)距相位差。
由于晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)的相位隨機(jī)，晶體振蕩器301和晶體 振蕩器303產(chǎn)生的信號(hào)并非同步信號(hào)，因此將信號(hào)1A和信號(hào)2A送入混頻器 302混頻并取低頻第一差頻信號(hào)作為基底。
圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的相位差檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明， 僅示出與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
9雙晶振混頻電路402產(chǎn)生信號(hào)IB并輸出第一差頻信號(hào)和第二差頻信號(hào)， 調(diào)制器404接收來(lái)自雙晶振混頻電路402的信號(hào)IB,將光源403發(fā)送的光波調(diào) 制并發(fā)射至被測(cè)目標(biāo)，光波被被測(cè)目標(biāo)反射后返回，信號(hào)接收模塊405接收被 被測(cè)目標(biāo)反射返回的返回信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并輸出電信號(hào)給雙晶振混頻電路 402，鑒相器401接收來(lái)自雙晶振混頻電路402的第 一差頻信號(hào)和第二差頻信號(hào)， 并鑒別兩個(gè)信號(hào)相位差。
在本發(fā)明實(shí)施例中，雙晶振混頻電路402包括晶體振蕩器301 、混頻器302、 晶體振蕩器303、以及混頻器304。
在本發(fā)明實(shí)施例中，相位差檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括信號(hào)處理模塊406,信號(hào) 處理模塊406包括用于過(guò)濾電信號(hào)的過(guò)濾裝置、以及用于將電信號(hào)放大的放大 裝置。調(diào)制器404接收來(lái)自雙晶振混頻電路402的信號(hào)1B,將光源403發(fā)送的 光波調(diào)制并發(fā)射至被測(cè)目標(biāo)，光波被被測(cè)目標(biāo)反射后返回，信號(hào)接收模塊405 接收返回信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并輸出電信號(hào)給信號(hào)處理模塊406，信號(hào)處理模 塊406對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，輸出的信號(hào)進(jìn)入雙晶振混頻電路402中 的混頻器304，雙晶振混頻電路402輸出第一差頻信號(hào)和第二差頻信號(hào)至鑒相 器401 ，鑒相器401計(jì)算得到相位差數(shù)據(jù)輸出。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)上述相位差檢測(cè)系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)相位差的檢 測(cè)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)光波傳輸距離或時(shí)間的測(cè)量，圖5出了本發(fā)明實(shí)施例提供的距 離測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
調(diào)制器404接收來(lái)自雙晶振混頻電路402的信號(hào)1B,將光源403發(fā)送的光 波調(diào)制并發(fā)射至被測(cè)目標(biāo)，光波被被測(cè)目標(biāo)反射后返回，信號(hào)接收模塊405接 收返回信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并輸出電信號(hào)給雙晶振混頻電路402中的混頻器 304，雙晶振混頻電路402輸出第一差頻信號(hào)和第二差頻信號(hào)至鑒相器401,鑒 相器401計(jì)算得到相位差數(shù)據(jù)輸出給計(jì)算模塊501,計(jì)算模塊501計(jì)算光波傳 輸時(shí)間或距離并輸出時(shí)間或距離數(shù)據(jù)。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述距離測(cè)量裝置進(jìn)一步包括信號(hào)處理模塊406,信號(hào)處理模塊406包括用于過(guò)濾電信號(hào)的過(guò)濾裝置、以及用于將電信號(hào)放 大的放大裝置。信號(hào)處理模塊406接收信號(hào)接收模塊405輸出的電信號(hào)，對(duì)電 信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理后，輸出的信號(hào)進(jìn)入雙晶振混頻電路402中的混頻器 304。采用信號(hào)處理模塊406具有抗干擾、放大信號(hào)的作用，增強(qiáng)了返回信號(hào)的 強(qiáng)度和準(zhǔn)確度。
圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的激光測(cè)距方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下 在步驟S601中，開啟電路，對(duì)電路進(jìn)行初始化；
在步驟S602中，兩個(gè)晶體振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)，晶體振蕩器產(chǎn)生信號(hào) 1A和信號(hào)1B，晶體振蕩器產(chǎn)生信號(hào)2B和信號(hào)2A;
在步驟S603中，判斷產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)是否作為本地參考信號(hào)，是則執(zhí) 行步驟S608，否則扭J亍步驟S604;
在步驟S604中，根據(jù)信號(hào)1A調(diào)制光源產(chǎn)生的光波，并將光波發(fā)射至被測(cè) 目標(biāo)；
在步驟S605中，利用信號(hào)接收模塊接收返回信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 在步驟S606中，信號(hào)處理模塊接收來(lái)自信號(hào)接收it塊輸出的電信號(hào)，將信 號(hào)進(jìn)行濾波、放大；
在步驟S607中，混頻器將信號(hào)2B和返回信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)； 在步驟S608中，將信號(hào)1A和信號(hào)2A在本地進(jìn)行混頻，輸出第一差頻信
號(hào)；
在步驟S609中，對(duì)兩個(gè)差頻信號(hào)鑒相，得到相位差； 在步驟S510中，才艮據(jù)所得相位差計(jì)算時(shí)間或距離。
本發(fā)明實(shí)施例中產(chǎn)生兩個(gè)高頻振蕩信號(hào)，每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，一 路用于本地參考， 一路用于測(cè)距，將本地參考信號(hào)混頻得到一路差頻信號(hào)，將 測(cè)距參考信號(hào)混頻得到另 一路差頻信號(hào)，兩路差頻信號(hào)相減得到信號(hào)傳輸產(chǎn)生 的相位差，能夠高精度檢測(cè)相位差，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)測(cè)量精度。通過(guò)采用雙晶 體振蕩器和雙混頻器的電^^結(jié)構(gòu)，具有精度高、成本#<、頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、功耗低、體積小、溫度壽文感度低、適應(yīng)現(xiàn)代集成工藝要求諸多優(yōu)點(diǎn)。在高度集 成的系統(tǒng)上可實(shí)現(xiàn)高精度相位測(cè)量，使激光測(cè)量精度達(dá)到毫米級(jí)別，并能在調(diào)
制頻率達(dá)到10MHz以上時(shí)達(dá)到0.05度以下的檢測(cè)精度，使激光測(cè)量的精度保 持在毫米級(jí)別；相比現(xiàn)有技術(shù)中的鎖相環(huán)器件精度為千分之一左右，具備極高 的振蕩頻率精度，可達(dá)20ppm以下，在頻率方面具有更高的穩(wěn)定度；雙晶振混 頻電路內(nèi)器件同時(shí)工作可以消除環(huán)境變化帶來(lái)的器件性能漂移；采用信號(hào)處理 模塊具有抗千擾、放大信號(hào)的作用，增強(qiáng)了返回信號(hào)的強(qiáng)度和準(zhǔn)確度；同時(shí)整 個(gè)系統(tǒng)成本較采用PLL電路的系統(tǒng)低30%以上。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種相位差檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振蕩信號(hào)，將每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，其中一路為用于本地參考的本地參考信號(hào)，一路為用于測(cè)距的測(cè)距信號(hào)；將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的第一差頻信號(hào)；將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被反射的返回信號(hào)，與另一路測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)；將所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)相減，獲取所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)的相位差。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述光波為激光、紅外線、或 超聲波。
3、 一種雙晶混頻電路，其特征在于，所述雙晶混頻電^各包括 第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器，用于分別產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振蕩信號(hào)，并將每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，其中一路為用于本地參考的本地參 考信號(hào)， 一路為用于測(cè)距的測(cè)距信號(hào)；第一混頻器，用于將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的第一差頻信第二混頻器，用于將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被 反射的返回信號(hào)，與另一路測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)。
4、 如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述光波為激光、紅外線、或 超聲波。
5、 一種采用權(quán)利要求3的雙晶混頻電路實(shí)現(xiàn)的相位差檢測(cè)裝置。
6、 一種采用權(quán)利要求5的相位差檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)的測(cè)量裝置。
7、 一種相位差檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 光源，用于發(fā)出光波；第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器，用于分別產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振蕩信號(hào)，并將每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，其中一路為用于本地參考的本地參考信號(hào)， 一路為用于測(cè)距的測(cè)距信號(hào)；第一混頻器，用于將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的第一差頻信號(hào)；調(diào)制器，用于將所述光源發(fā)出的光波根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，發(fā)射至 被測(cè)目標(biāo)；信號(hào)接收模塊，用于接收調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被反射的返回信 號(hào)，將所述返回信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出；第二混頻器，用于將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被 反射的返回信號(hào)，與另一^^測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)；以及鑒相器，用于將所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)相減，獲取所述第二差 頻信號(hào)與第 一差頻信號(hào)的相位差。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 信號(hào)處理模塊，用于對(duì)所述信號(hào)接收模塊輸出的電信號(hào)進(jìn)行濾波或者放大。
9、 如權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光波為激光、紅外線、 或超聲波。
10、 一種采用權(quán)利要求7的相位差檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的測(cè)量裝置。
全文摘要
本發(fā)明適用于相位差檢測(cè)領(lǐng)域，提供了一種相位差檢測(cè)方法、相位差檢測(cè)系統(tǒng)、雙晶振混頻電路、以及距離測(cè)量裝置。本發(fā)明的相位差檢測(cè)方法為產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的高頻振蕩信號(hào)，將每個(gè)高頻振蕩信號(hào)分為兩路，其中一路為用于本地參考的本地參考信號(hào)，一路為用于測(cè)距的測(cè)距信號(hào)；將所述兩路本地參考信號(hào)混頻，輸出低頻的第一差頻信號(hào)；將根據(jù)一路測(cè)距信號(hào)調(diào)制后的光波發(fā)送到被測(cè)目標(biāo)處被反射的返回信號(hào)，與另一路測(cè)距信號(hào)混頻，輸出第二差頻信號(hào)；將所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)相減，獲取所述第二差頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)的相位差。本發(fā)明具有精度高、成本低、穩(wěn)定性好、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，用于高精度檢測(cè)相位差，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)測(cè)量精度。
文檔編號(hào)H03D13/00GK101504462SQ20081006534
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者昕 伍, 智 俞, 鑫 杜 申請(qǐng)人:深圳市博時(shí)雅科技有限公司