本实用新型专利技术涉及一种光电测距装置，包含：一个产生高频调制信号的频率调制器，一个发出测量光到一个被测物体上的发射器，该测量光经该高频调制信号频率调制，一个接收从被测物体反射回来的反射测量光并产生相应高频反射测量信号的雪崩光电二极管，一个产生一个高频混合信号的信号发生装置，和雪崩光电二极管相连，该高频混合信号被输入到雪崩光电二极管，并与高频反射测量信号在雪崩光电二极管中混合产生一个低频测量信号，该低频测量信号包含一可用于确定被测距离的相位信息，该光电测距装置，无需采用额外的内参考光路以及机械转换装置即可消除因雪崩光电二极管而产生的相位漂移所产生的测量误差，从而大大简化了测距装置的结构。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种光电测距装置，尤其是一种使用雪崩光电二极管作为测量光接收 元件的光电测距装置。
技术介绍
光电测距装置，比如一种激光相位测距仪，由于其测量精度高而被广泛应用于建筑、 室内装潢等领域。其测量的一般原理是发射器发射出测量调制光束到被测物体上，光电 接收器接收到被被测物体反射回的测量调制光束，由测量调制光发射和接收时的相位差确 定测距仪到被测物体之间的距离。通常，在此过程中使用一个雪崩光电二极管作为接收反 射回的测量调制光束的接收器件。附图说明图1示出了一种基于相位测距原理的光电测距装置的电路原理框图。PLL锁相环电路 11'产生具有相同频率和相位的混频信号和初始频率信号。初始频率信号和MCU微处理器 12'中产生的低频信号在正交调制器13'中形成一个频率调制信号并从中输出，该频率调 制信号经功率放大器14'放大后输出到激光发射器15'上对其进行频率调制，发射器15' 发出测量调制光束到被测物体16'上。雪崩光电二极管17'接收由被测物体16'反射回的 测量调制光束，同时还作为一个直接混频器。在雪崩光电二极管16'中混频信号和反射回 的测量调制光束混频，其输出信号经互阻放大器18'放大和低通滤波器19'滤波后产生一 个低频信号。该低频信号包含的相位信息用于计算被测距离。雪崩光电二极管具有高放大倍数、高灵敏度的优点，但是必须给它施加一个高的、且 与温度有关的工作电压，通常向其施加一个可变的、与温度有关的偏压对其进行驱动。由 此带来的后果是雪崩光电二极管的电容量会随着根据温度变化的偏压而变化，从而引起不 期望的相位漂移，该相位漂移量附加在带有上述用于计算被测距离的相位信息的低频信号 上，从而导致测量误差的产生。现有技术中，通过在测距仪中设置一个具有预定长度的内参考光路来消除上述的因雪 崩光电二极管而产生的相位漂移。测量光束的发射光路上设置一个机械转换装置用于在外 部测量光路和内部参考光路之间切换。雪崩光电二极管先后接收到经外部测量光路传播的 调制测量光信号和经内部参考光路传播的调制参考光信号并先后分别产生一个低频测量信 号和一个低频校准信号。由于该低频测量信号和该低频校准信号均包含了雪崩光电二极管 的相位漂移，因此在相位测量时，通过测量信号相位与校准信号相位的相减，因雪崩光电二极管而产生的相位漂移被抵消，从而消除测量误差。通过机械转换使测量信号和参考信 号交替到达雪崩光电二极管可以在一次测距过程中多次进行。但是，这种机械转换会产生 大的机械负荷并且部件在此过程中会发生磨损，易损坏。另外机械转换装置和内光路结构 又使得测距仪的内部结构和控制方法复杂化，增加了测距仪的制造成本、增大了体积和重 量，不利于测距仪的小型化发展。还有的测距仪则采用两个光电接收器同时接收反射测量光信号和参考光信号，昂贵的 光电接收器使得测距仪的制造成本大为提高。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述现有技术的缺点提供一种无需使用内部参考光路且具有 较高测量精度的光电测距装置。为了实现这个目的，本技术的光电测距装置，包含 一个产生高频调制信号 的频率调制器， 一个发出测量光到一个被测物体上的发射器，该测量光经该高 频调制信号频率调制， 一个接收从被测物体反射回来的反射测量光并产生相应 高频反射测量信号的雪崩光电二极管， 一个产生一个高频混合信号的信号发生 装置，和雪崩光电二极管相连，该高频混合信号被输入到雪崩光电二极管，并 与高频反射测量信号在雪崩光电二极管中混合产生一个低频测量信号，该低频 测量信号包含一可用于确定被测距离的相位信息，以及一和雪崩光电二极管相 连、确定被测距离的信号处理装置，频率调制器连接在雪崩光电二极管之后、 并与发射器相连。上述的高频混合信号经由雪崩光电二极管被输出到频率调制器中，并在其 中和一个低频混合信号混频产生高频调制信号，该高频调制信号被输入到发射 器上。本技术中所揭示的光电测距装置，通过利用来自雪崩光电二极管的高频混合信号 产生高频调制信号用以对发射器发出的测量光进行调制，使得雪崩光电二极管接收到的被 被测物体反射回的反射测量光而产生的高频反射测量信号中已经包含了因雪崩光电二极管 随温度、电压变化等产生的相位漂移信息。该包含了相位漂移信息的高频反射测量信号与 包含同样的相位漂移的高频混合信号在雪崩光电二极管中混频产生一个低频信号，在此过 程中相位漂移被抵消，低频信号的相位信息中不再包含该相位漂移成分，从而消除了因为 该相位漂移产生的测量误差。相比于现有技术，本技术所揭示的光电测距装置，无需 采用额外的内参考光路以及机械转换装置即可消除因雪崩光电二极管而产生的相位漂移所产生的测量误差，从而大大简化了测距装置的结构，简化了测距装置的控制方法，同时降 低了制造成本。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。 图1是现有技术中基于相位测距原理的光电测距装置的电路原理框图。 图2是本技术的一种首选实施方式中的光电测距装置的测距原理框图。具体实施方式现参照图2,本技术一种首选实施方式的光电测距装置主要包含一个PLL锁相环电 路ll， 一个可将高频混合信号调制成测量光频率调制信号的正交调制器13， 一个光信号发 射器15， 一个雪崩光电二极管17和一个MCU微处理器12。正交调制器13通过传输线连接 在雪崩光电二极管17和发射器15之间，雪崩光电二极管17为测量信号接收器，同时还作 为一个直接混频器，通过一个串联电阻21与一个可变偏压HV相连。PLL锁相环电路11产生一个高频混合信号，该高频混合信号通过传输线被输入雪崩光 电二极管17，雪崩光电二极管中的高频混合信号因此带有因雪崩光电二极管的温度、电压 等变化产生的相位漂移。通过传输线将雪崩光电二极管17中的高频混合信号传输至正交调 制器13。同时，MCU12向正交调制器13输出一个低频混合信号。来自雪崩光电二极管17 的高频混合信号和来自MCU12的低频混合信号在正交调制器13中被合成，产生一个测量光 的高频调制信号，该相位漂移同样存在于该高频调制信号中。高频调制信号被输出到功率 放大器14中，经放大后输出到发射器15上对发射器所发出的测量光进行高频调制，经过 高频调制的测量光照射到被测物体16上。雪崩光电二极管17接收到由被测物体16反射回 的高频调制反射测量光，并产生相应的高频反射测量信号。通过这种方式，使得同样的相 位漂移也存在于该高频反射测量信号中。作为一个直接混频器，雪崩光电二极管17将带有 该相位漂移的高频混合信号和同样带有该相位漂移的高频反射测量信号混频，经互阻放大 器18放大和低通滤波器19滤波后产生一个包含用于确定距离的相位信息的低频测量信号。 将该低频测量信号输入到MCU12中进行处理得到光电测距装置到被测物体之间的距离。在 混频、放大、滤波产生低频测量信号的过程中，该相位漂移被抵消，从而使得测量结果中 因此产生的测量误差被消除。MCU12还可和一个显示装置相连，并控制其显示测量结果及其 他信息。上述中的发射器15可以是从商业上能够得到的激光二极管。以上仅对本技术的光电测距装置的电路部分进行了描述，其所采用的光学部分， 包含发射光路和接收光路，都是现有技术中的内容，在此不再赘述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电测距装置，包含： 一个产生一个高频调制信号的频率调制器， 一个发出测量光到一个被测物体上的发射器，该测量光经所述高频调制信号频率调制， 一个接收从被测物体反射回来的反射测量光并产生相应高频反射测量信号的雪崩光电二极管， 一个产生一个高频混合信号的信号发生装置，和所述雪崩光电二极管相连，所述高频混合信号被输入到所述雪崩光电二极管，并与所述高频反射测量信号在雪崩光电二极管中混合产生一个低频测量信号，所述低频测量信号包含一可用于确定被测距离的相位信息，以及 一和所述雪崩光电二极管相连、确定被测距离的信号处理装置， 其特征在于：所述频率调制器连接在所述雪崩光电二极管之后、并与所述发射器相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨德中，
申请(专利权)人：南京德朔实业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]
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