專利名稱：高精度激光測(cè)距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子測(cè)量?jī)x器，具體地，是涉及一種脈沖式激光測(cè)距儀。
背景技術(shù)：
激光測(cè)距儀是一種在工程上較為常用的測(cè)量?jī)x器，由于其測(cè)量方便，因此廣受工程測(cè)量人員的親睞。目前的激光測(cè)距儀具有兩類。第一類是脈沖式激光測(cè)距儀，測(cè)量時(shí)，由激光發(fā)射器向目標(biāo)發(fā)送一個(gè)激光脈沖，待激光脈沖被發(fā)射回來(lái)后，由激光接收器接收，計(jì)時(shí)器記錄激光脈沖一個(gè)來(lái)回所消耗的時(shí)間，根據(jù)光速和電子元件的理論延時(shí)，即可求出被測(cè)物體的距離。第二類是連續(xù)波激光測(cè)距儀，亦稱為相位式激光測(cè)距儀，在測(cè)量時(shí)，測(cè)距儀激光束進(jìn)行頻率調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)，換算此相位延遲所代表的距離；與脈沖式激光測(cè)距儀相比，連續(xù)波激光測(cè)距儀的發(fā)射功率較低，因而測(cè)遠(yuǎn)距離能力相對(duì)較差，一般只能應(yīng)用在精密測(cè)距中。由此可見(jiàn)，對(duì)于地面物體之間的距離測(cè)量，如，百米以上的距離，通常只能采用脈沖式激光測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)距。而脈沖式激光測(cè)距儀在工作時(shí)，由于電子元件的延時(shí)具有誤差，將影響到測(cè)量精度，如，對(duì)于各種半導(dǎo)體器件，壓強(qiáng)、溫度、磁場(chǎng)、電流的變化，都會(huì)影響其工作穩(wěn)定性，因此，在半導(dǎo)體器件工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)難以克服的隨機(jī)誤差，通常，該隨機(jī)誤差與理論參數(shù)之比為-2% +2% (負(fù)數(shù)表示實(shí)際工作參數(shù)小于理論參數(shù)),對(duì)于制作工藝較高的元器件，其誤差還會(huì)小一些，但誤差在O. 5%左右應(yīng)當(dāng)可以認(rèn)為是十分準(zhǔn)確了，其將不會(huì)對(duì)普通電子設(shè)備的使用產(chǎn)生明顯的影響。然而，對(duì)于激光測(cè)距儀而言，這種誤差影響是很大的。假設(shè)脈沖式激光測(cè)距儀在工作時(shí)，激光脈沖在激光發(fā)射器、目標(biāo)物體、激光接收器之間往返一次的時(shí)間，亦即激光脈沖飛行時(shí)間為t，測(cè)距儀元器件的理論延時(shí)為tl，延時(shí)誤差為At，則測(cè)量的誤差率為At/(t+tl)，由于測(cè)量距離相對(duì)于光速而言，十分微小，如，測(cè)量距離在IOOOm左右，而光速則為108m/s，如此，t ^ 10_5s，而元器件的理論延時(shí)tl的數(shù)量級(jí)要做到比t的數(shù)量級(jí)小，十分不易，因此，At相對(duì)于t而言，也是一個(gè)不容忽視的數(shù)值，由此產(chǎn)生的誤差率At/ (t+tl)是較大的。一般情況下，對(duì)于脈沖式激光測(cè)距儀，其精度普遍在5m左右，高端的則在O. 15m左右。由此可見(jiàn)，脈沖式激光測(cè)距儀的精度有必要進(jìn)一步提高，以滿足精確測(cè)量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度激光測(cè)距儀，該激光測(cè)距儀屬于脈沖式測(cè)距儀，不僅可以測(cè)量長(zhǎng)距離的地面物體距離，并且精度很高。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的第一種技術(shù)方案是該高精度激光測(cè)距儀包括激光發(fā)射器、激光接收器、計(jì)時(shí)器、運(yùn)算器；所述激光發(fā)射器的觸發(fā)端同時(shí)與一個(gè)手動(dòng)觸發(fā)的觸發(fā)開(kāi)關(guān)和一個(gè)自動(dòng)觸發(fā)的觸發(fā)器相耦合；所述觸發(fā)器的控制端耦合所述激光接收器，所述激光接收器接收到反射激光脈沖時(shí)，控制所述觸發(fā)器向激光發(fā)射器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)；所述激光發(fā)射器還與所述計(jì)時(shí)器相耦合；所述計(jì)時(shí)器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個(gè)激光脈沖時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；所述激光接收器耦合一個(gè)計(jì)數(shù)器，且激光接收器每接收到一個(gè)反射激光脈沖，先由所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，再由激光接收器經(jīng)過(guò)一個(gè)門(mén)開(kāi)關(guān)向所述計(jì)時(shí)器發(fā)送一個(gè)計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求；所述門(mén)開(kāi)關(guān)耦合所述計(jì)數(shù)器，并在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至設(shè)定值時(shí)，將所述計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求放行給所述計(jì)時(shí)器，同時(shí)，所述計(jì)數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個(gè)終止接收請(qǐng)求；所述計(jì)時(shí)器中止計(jì)時(shí)后，所述計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器將所計(jì)時(shí)間和所計(jì)次數(shù)交由所述運(yùn)算器，并由運(yùn)算器計(jì)算被測(cè)距離。所述門(mén)開(kāi)關(guān)為一個(gè)與門(mén)電路，其一個(gè)輸入端I禹合所述激光接收器，另一個(gè)輸入端耦合所述計(jì)數(shù)器；所述計(jì)時(shí)終止請(qǐng)求為一個(gè)高電平，所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至設(shè)定值時(shí)，向所述門(mén)
開(kāi)關(guān)發(fā)送一個(gè)高電平，此時(shí)，使該門(mén)開(kāi)關(guān)向所述計(jì)時(shí)器發(fā)送一個(gè)高電平，以請(qǐng)求計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。作為優(yōu)選，所述計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始計(jì)數(shù)，并終止于一個(gè)設(shè)定值，該設(shè)定值可以調(diào)節(jié)；所述設(shè)定值不小于102。本發(fā)明提供的激光測(cè)距儀在工作時(shí)，通過(guò)電子元件之間的耦合觸發(fā)關(guān)系，使激光脈沖等效于在測(cè)距儀與被測(cè)目標(biāo)之間來(lái)回反射多次后才被計(jì)時(shí)一次，并依據(jù)所計(jì)時(shí)間運(yùn)算被測(cè)距離；如此，設(shè)在一次測(cè)量過(guò)程中，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)i次(一般情況下，i>102)，則激光脈沖的飛行時(shí)間t相對(duì)于激光脈沖往返一次得到大幅增加，測(cè)距儀元器件的理論總延時(shí)tl也大幅
增加，而元器件的延時(shí)總誤差Δ =Δ tl+Δ 2+Δ t3+......+ Ati卻相對(duì)于激光脈沖往返一
次得到較大的減小；按照誤差理論可知，當(dāng)i—m時(shí)，At —0，由此可見(jiàn)，測(cè)量誤差率At/(t+tl)將大大減小，從而大幅提高測(cè)量精度；通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系可知，當(dāng)i =IOn時(shí)，測(cè)量精度將提高至少N個(gè)數(shù)量級(jí)。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明
在圖I所示的實(shí)施例中，該高精度激光測(cè)距儀包括激光發(fā)射器、激光接收器、計(jì)時(shí)器、運(yùn)算器；所述激光發(fā)射器的觸發(fā)端同時(shí)與一個(gè)手動(dòng)觸發(fā)的觸發(fā)開(kāi)關(guān)和一個(gè)自動(dòng)觸發(fā)的觸發(fā)器相耦合；所述觸發(fā)器的控制端耦合所述激光接收器，所述激光接收器接收到反射激光脈沖時(shí)，向所述觸發(fā)器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，促使所述觸發(fā)器向激光發(fā)射器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)；所述激光發(fā)射器還與所述計(jì)時(shí)器相耦合；所述計(jì)時(shí)器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個(gè)激光脈沖時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；所述激光接收器耦合一個(gè)計(jì)數(shù)器，且激光接收器每接收到一個(gè)反射激光脈沖，先由所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，再由激光接收器經(jīng)過(guò)一個(gè)門(mén)開(kāi)關(guān)向所述計(jì)時(shí)器發(fā)送一個(gè)計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求；所述門(mén)開(kāi)關(guān)耦合所述計(jì)數(shù)器，并在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至設(shè)定值時(shí)，將所述計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求放行給所述計(jì)時(shí)器，同時(shí)，所述計(jì)數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個(gè)終止接收請(qǐng)求；所述計(jì)時(shí)器中止計(jì)時(shí)后，所述計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器將所計(jì)時(shí)間和所計(jì)次數(shù)交由所述運(yùn)算器，并由運(yùn)算器計(jì)算被測(cè)距離。所述門(mén)開(kāi)關(guān)可以為一個(gè)與門(mén)電路,其一個(gè)輸入端I禹合所述激光接收器，另一個(gè)輸入端耦合所述計(jì)數(shù)器；所述計(jì)時(shí)終止請(qǐng)求為一個(gè)高電平，所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至設(shè)定值時(shí)，向所述門(mén)開(kāi)關(guān)發(fā)送一個(gè)高電平，則此時(shí)，使該門(mén)開(kāi)關(guān)向所述計(jì)時(shí)器發(fā)送一個(gè)高電平，以請(qǐng)求計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。所述計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始計(jì)數(shù)，并終止于一個(gè)設(shè)定值，該設(shè)定值可以調(diào)節(jié)；所述設(shè)定值不小于102，通常情況下，該設(shè)定值設(shè)為10，104，已然達(dá)到較高的精度。上述高精度激光測(cè)距儀在工作時(shí)，首先使所述激光發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)被測(cè)目標(biāo)，然后手動(dòng)操作所述觸發(fā)開(kāi)關(guān)一次，此后，通過(guò)各電子元件之間的耦合觸發(fā)關(guān)系，使激光脈沖等效于在測(cè)距儀與被測(cè)目標(biāo)之間來(lái)回反射多次后才被計(jì)時(shí)一次，并依據(jù)所計(jì)時(shí)間運(yùn)算被測(cè)距離；如此，假設(shè)在一次測(cè)量過(guò)程中，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)i次(一般情況下，i>102)，則激光脈沖的飛行時(shí)間t相對(duì)于激光脈沖往返一次得到大幅增加，測(cè)距儀元器件的理論總延時(shí)tl也大幅增加，
而元器件的延時(shí)總誤差Δ t=A tl+Δ t2+A t3+......+ Ati卻相對(duì)于激光脈沖往返一次得到
較大的減?。话凑照`差理論可知，當(dāng)i —⑴時(shí)，At —0，由此可見(jiàn)，測(cè)量誤差率At/ (t+tl)將大大減小，從而大幅提高測(cè)量精度；通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系可知，當(dāng)i =IOn時(shí)，(t+tl)等于激光脈沖往返一次所需時(shí)間的=IOn，而At卻減小，因此測(cè)量誤差率At/ (t+tl)至少縮小為激光脈沖往返一次時(shí)的測(cè)量誤差率的1/10N，即測(cè)量精度將提高至少N個(gè)數(shù)量級(jí)。在被測(cè)距離運(yùn)算過(guò)程中，設(shè)所述計(jì)時(shí)器記錄的總時(shí)間為t0，所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)i次，電子元器件的理論總延時(shí)為tl，電子元件的延時(shí)總誤差為At，光速為C，則由所述運(yùn)算器算得的被測(cè)物體距離LT=(tO-tl)*c/(2i);而被測(cè)物體的實(shí)際距離LkS當(dāng)?shù)扔?t0-tl-Δ t)*c/(2i);由于 i—00 時(shí)，Δ t — O,故而，i —時(shí)，Lt — LK。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，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、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高精度激光測(cè)距儀，包括激光發(fā)射器、激光接收器、計(jì)時(shí)器、運(yùn)算器；其特征在于所述激光發(fā)射器的觸發(fā)端同時(shí)與一個(gè)手動(dòng)觸發(fā)的觸發(fā)開(kāi)關(guān)和一個(gè)自動(dòng)觸發(fā)的觸發(fā)器相耦合；所述觸發(fā)器的控制端耦合所述激光接收器，所述激光接收器接收到反射激光脈沖時(shí)，控制所述觸發(fā)器向激光發(fā)射器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)；所述激光發(fā)射器還與所述計(jì)時(shí)器相耦合；所述計(jì)時(shí)器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個(gè)激光脈沖時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；所述激光接收器耦合一個(gè)計(jì)數(shù)器，且激光接收器每接收到一個(gè)反射激光脈沖，先由所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，再由激光接收器經(jīng)過(guò)一個(gè)門(mén)開(kāi)關(guān)向所述計(jì)時(shí)器發(fā)送一個(gè)計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求；所述門(mén)開(kāi)關(guān)耦合所述計(jì)數(shù)器，并在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至設(shè)定值時(shí)，將所述計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求放行給所述計(jì)時(shí)器，同時(shí)，所述計(jì)數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個(gè)終止接收請(qǐng)求；所述計(jì)時(shí)器中止計(jì)時(shí)后，所述計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器將所計(jì)時(shí)間和所計(jì)次數(shù)交由所述運(yùn)算器，并由運(yùn)算器計(jì)算被測(cè)距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度激光測(cè)距儀，其特征在于所述門(mén)開(kāi)關(guān)為一個(gè)與門(mén)電路，其一個(gè)輸入端耦合所述激光接收器，另一個(gè)輸入端耦合所述計(jì)數(shù)器；所述計(jì)時(shí)終止請(qǐng)求為一個(gè)高電平，所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至設(shè)定值時(shí)，向所述門(mén)開(kāi)關(guān)發(fā)送一個(gè)高電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度激光測(cè)距儀，其特征在于所述計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始計(jì)數(shù)，并終止于一個(gè)設(shè)定值，該設(shè)定值可以調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度激光測(cè)距儀，其特征在于所述設(shè)定值不小于102。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高精度激光測(cè)距儀；包括激光發(fā)射器、激光接收器、計(jì)時(shí)器、運(yùn)算器；激光發(fā)射器的觸發(fā)端與觸發(fā)開(kāi)關(guān)和觸發(fā)器相耦合；觸發(fā)器的控制端耦合激光接收器；激光發(fā)射器還與計(jì)時(shí)器相耦合；計(jì)時(shí)器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個(gè)激光脈沖時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；激光接收器耦合一個(gè)計(jì)數(shù)器，激光接收器每接收到一個(gè)反射激光脈沖，由所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，且激光接收器經(jīng)過(guò)門(mén)開(kāi)關(guān)向計(jì)時(shí)器發(fā)送一個(gè)計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求；門(mén)開(kāi)關(guān)耦合所述計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至設(shè)定值時(shí)，將所述計(jì)時(shí)中止請(qǐng)求放行給計(jì)時(shí)器，同時(shí)，計(jì)數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個(gè)終止接收請(qǐng)求；最后由運(yùn)算器計(jì)算被測(cè)距離。該激光測(cè)距儀屬于脈沖式測(cè)距儀，不僅可以測(cè)量長(zhǎng)距離的地面物體距離，并且精度很高。
文檔編號(hào)G01S17/08GK102854510SQ20121029199
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者馬人歡 申請(qǐng)人:蘇州啟智機(jī)電技術(shù)有限公司