高精度多频同步相位激光测距装置与方法

摘要

高精度多频同步相位激光测距装置与方法，涉及激光测量技术领域，主要涉及一种相位激光测距技术，解决了相位激光测距技术中缺少一种能兼顾多测尺的同步性与稳定性的装置与方法的问题，高精度多频同步相位激光测距装置，它包括双纵模稳频He-Ne激光器、多测尺发生单元、扩束准直镜组、测量光路及电路单元和控制箱单元；高精度多频同步相位激光测距方法，它包括具体步骤如下：步骤一、开启双纵模稳频He-Ne激光器；步骤二、一束作为参考激光束，另一束作为测量激光；步骤三、以(f′+f2)-(f+f1)作为精测尺频率，以低频电信号f1-f2作为粗测尺频率；步骤四、移动测量角椎棱镜至目标端，步骤五、得到相位差φp，步骤六、得到相位差φc，步骤七、得距离；用于相位激光测距。

主权项

高精度多频同步相位激光测距装置，其特征是它由双纵模稳频He‑Ne激光器(1)、多测尺发生单元(2)、扩束准直镜组(3)、测量光路及电路单元(4)和控制箱单元(5)组成，双纵模稳频He‑Ne激光器(1)发出的激光输出到多测尺发生单元(2)的输入端，多测尺发生单元(2)输出的激光通过扩束准直镜组(3)到测量光路及电路单元(4)的输入端，测量光路及电路单元(4)的相位信息输出端连接在控制箱单元(5)的相位信息输入端，控制箱单元(5)的一个控制输出端连接在多测尺发生单元(2)的控制输入端，控制箱单元(5)的另一个控制输出端连接在测量光路及电路单元(4)的控制输入端；多测尺发生单元(2)由偏振分光镜(6)、一号分光镜(7)、直角反射镜(8)、偏振旋转器(9)、一号声光移频器(10)、二号声光移频器(11)、三号声光移频器(12)、一号双路分路光纤(13)和二号双路分路光纤(14)组成，双纵模稳频He‑Ne激光器(1)发射的激光束到达偏振分光镜(6)的输入端，偏振分光镜(6)的一个输出端连接在一号声光移频器(10)的一个输入端，偏振分光镜(6)的另一个输出端连接在一号分光镜(7)的输入端，一号分光镜(7)的一个输出端通过偏振旋转器(9)连接在二号声光移频器(11)的输入端，一号分光镜(7)的另一个输出端连接在直角反射镜(8)的输入端，直角反射镜(8)的输出端连接在三号声光移频器(12)的一个输入端，一号声光移频器(10)的输出端连接在一号双路分路光纤(13)的一个输入端，二号声光移频器(11)的输出端连接在一号双路分路光纤(13)的另一个输入端，一号双路分路光纤(13)的输出端连接在二号双路分路光纤(14)的一个输入端，三号声光移频器(12)的输出端连接在二号双路分路光纤(14)的另一个输入端，二号双路分路光纤(14)的输出端连接在扩束准直镜组(3)的输入端；测量光路及电路单元(4)由二号分光镜(15)、三号分光镜(16)、一号起偏器(17)、一号光电接收器(18)、二号起偏器(19)、二号光电接收器(20)、四号分光镜(21)、三号起偏器(22)、三号光电接收器(23)、四号起偏器(24)、四号光电接收器(25)、二号低通滤波器(26)、四号低通滤波器(27)、二号混频器(28)、四号混频器(29)、一号鉴相器(30)、一号混频器(31)、三号混频器(32)、一号低通滤波器(33)、三号低通滤波器(34)、二号鉴相器(35)和测量角椎棱镜(36)组成，扩束准直镜组(3)的输出端连接在二号分光镜(15)的输入端，二号分光镜(15)的一个输出端连接在三号分光镜(16)的输入端，三号分光镜(16)的一个输出端通过一号起偏器(17)与一号光电接收器(18)的输入端连通，三号分光镜(16)的另一个输出端通过二号起偏器(19)与二号光电接收器(20)的输入端连通，一号光电接收器(18)的输出端连接在一号混频器(31)的一个输入端，一号混频器(31)的输出端连接在一号低通滤波器(33)的输入端，一号低通滤波器(33)的输出端连接在二号鉴相器(35)的一个输入端，二号 光电接收器(20)的输出端连接在二号低通滤波器(26)的输入端，二号低通滤波器(26)的输出端连接在二号混频器(28)的一个输入端，二号混频器(28)的输出端连接在一号鉴相器(30)的一个输入端，二号分光镜(15)的另一个输出端连接在测量角椎棱镜(36)的输入端，测量角椎棱镜(36)的输出端连接在四号分光镜(21)的输入端，四号分光镜(21)的一个输出端通过三号起偏器(22)与三号光电接收器(23)的输入端连通，三号光电接收器(23)的输出端连接在三号混频器(32)的一个输入端，三号混频器(32)的输出端连接在三号低通滤波器(34)的输入端，三号低通滤波器(34)的输出端连接在二号鉴相器(35)的另一个输入端，四号分光镜(21)的另一个输出端通过四号起偏器(24)与四号光电接收器(25)的输入端连通，四号光电接收器(25)的输出端连接在四号低通滤波器(27)的输入端，四号低通滤波器(27)的输出端连接在四号混频器(29)的一个输入端，四号混频器(29)的输出端连接在一号鉴相器(30)的另一个输入端；控制箱单元(5)由温控箱(37)、晶振(38)、直接数字频率合成器(39)、数据合成单元(40)、一号驱动器(41)、二号驱动器(42)和三号驱动器(43)组成，晶振(38)和直接数字频率合成器(39)置于温控箱(37)内，晶振(38)的输出端连接在直接数字频率合成器(39)的输入端，直接数字频率合成器(39)的第一输出端连接在三号驱动器(43)的输入端，直接数字频率合成器(39)的第二输出端连接在二号驱动器(42)的输入端，直接数字频率合成器(39)的第三输出端连接在一号驱动器(41)的输入端，三号驱动器(43)的输出端连接在二号声光移频器(11)的另一个输入端，二号驱动器(42)的输出端连接在三号声光移频器(12)的另一个输入端，一号驱动器(41)的输出端连接在一号声光移频器(10)的另一个输入端，直接数字频率合成器(39)的第四输出端分别连接在二号混频器(28)的另一个输入端和四号混频器(29)的另一个输入端，直接数字频率合成器(39)的第五输出端分别连接在一号混频器(31)的另一个输入端和三号混频器(32)的另一个输入端，一号鉴相器(30)的输出端连接在数据合成单元(40)的一个输入端，二号鉴相器(35)的输出端连接在数据合成单元(40)的另一个输入端。