混合外差式多频抗混叠激光测距装置与方法

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	混合外差式多频抗混叠激光测距装置与方法
其他题名	混合外差式多频抗混叠激光测距装置与方法
	杨宏兴; 谭久彬; 胡鹏程
	2014-09-17
专利权人	哈尔滨工业大学
公开日期	2014-09-17
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	混合外差式多频抗混叠激光测距装置与方法属于相位激光测距技术，所述测距装置包括测尺生成单元、激光移频单元、抗混叠测量光路和相位测量单元组成；其测距方法包括步骤如下：步骤一、开启频率基准激光器和偏频锁定半导体激光器和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、以作为精测尺；步骤四、以作为粗测尺；步骤五、移动测量角椎棱镜至目标端，分别得到精测尺与粗测尺的相位差Φ1和Φ2，最后通过公式得到被测距离值；本发明解决了超长波长和超短波长的不能同步产生，激光测尺不可直接溯源和非线性周期误差和频率混叠的问题，具有测量效率高、精度高、稳定性和实时性强的特点。
其他摘要	混合外差式多频抗混叠激光测距装置与方法属于相位激光测距技术，所述测距装置包括测尺生成单元、激光移频单元、抗混叠测量光路和相位测量单元组成；其测距方法包括步骤如下：步骤一、开启频率基准激光器和偏频锁定半导体激光器和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、以作为精测尺；步骤四、以作为粗测尺；步骤五、移动测量角椎棱镜至目标端，分别得到精测尺与粗测尺的相位差Φ1和Φ2，最后通过公式得到被测距离值；本发明解决了超长波长和超短波长的不能同步产生，激光测尺不可直接溯源和非线性周期误差和频率混叠的问题，具有测量效率高、精度高、稳定性和实时性强的特点。
主权项	一种混合外差式多频抗混叠激光测距装置，其特征在于：所述装置由测尺生成单元（1）、激光移频单元（2）、抗混叠测量光路（3）和相位测量单元（4）组成，其中测尺生成单元（1）发出的激光输出到激光移频单元（2）的输入端，激光移频单元（2）的输出参考激光光束（25）和测量激光光束（26）输出到抗混叠测量光路（3），抗混叠测量光路（3）的输出信号I3，I4，I5，I6分别输入到相位测量单元（4）；所述测尺生成单元（1）的结构是：频率基准激光器（5）发射的激光束到达分光器（6）的输入端，分光器（6）的第一个输出端连接一号He-Ne激光器（7）输入端, 一号He-Ne激光器（7）输出端连接一号偏振片（8）的输入端，所述分光器（6）的第二个输出端连接二号He-Ne激光器（9）输入端，二号He-Ne激光器（9）的输出端连接二号偏振片（10）的输入端，分光器（6）的第三个输出端连接一号半导体激光器（11）输入端，一号半导体激光器（11）的输出端连接三号偏振片（12）的输入端；所述激光移频单元（2）的结构是：一号半波片（13）的输入端连接一号偏振片（8）的输出端，一号半波片（13）的输出端连接一号偏振分光镜（14）的输入端，一号偏振分光镜（14）的一个输出端连接一号反射镜（15）的输入端，一号偏振分光镜（14）的另一个输出端连接一号激光合光器（23）的一个输入端，一号反射镜（15）的输出端连接一号激光移频器（16）的一个输入端，一号DDS信号源（17）的输出端连接一号激光移频器（16）的另一个输入端，一号激光移频器（16）的输出端连接三号反射镜（22）的输入端，三号反射镜（22）的输出端连接二号激光合光器（24）的一个输入端，分光镜（18）的输入端连接二号偏振片（10）的输出端，分光镜（18）的一个输出端连接二号反射镜（19）的输入端，分光镜（18）的另一个输出端连接一号激光合光器（23）的一个输入端，二号反射镜（19）的输出端连接二号激光移频器（20）的一个输入端，二号激光移频器（20）的另一个输入端连接二号DDS信号源（21）的输出端，二号激光移频器（20）的输出端连接二号激光合光器（24）的一个输入端，所述的一号激光合光器（23）的一个输入端连接三号偏振片（12）的输出端，二号激光合光器（24）输出参考激光光束（25），一号激光合光器（23）输出测量激光光束（26）；所述抗混叠测量光路（3）的结构是：参考激光光束（25）射向二号分光镜（27），经二号分光镜（27）反射进入角锥棱镜（28）形成激光光束a（25-1），经二号分光镜（27）透射进入参考棱镜（30）形成激光光束b（25-2），激光光束a（25-1）由一号角锥棱镜（28）反射回到二号分光镜（27），再经二号分光镜（27）透射形成激光光束c（25-3），反射形成激光光束d（25-4），激光光束b（25-2）由参考棱镜（30）反射回到二号分光镜（27），再经二号分光镜（27）透射形成激光光束e（25-5），反射形成激光光束f（25-6），所述的测量激光光束（26）射向二号分光镜（27），经二号分光镜（27）透射进入测量棱镜（29）形成激光光束g（26-1），反射进入一号角锥棱镜（28）形成激光光束h（26-2），激光光束f（26-1）经测量棱镜（29）反射进入二号分光镜（27），再经二号分光镜（27）透射形成激光光束j（26-4），反射形成激光光束i（26-3），激光光束h（26-2）经一号角锥棱镜（28）反射进入二号分光镜（27），再经二号分光镜（27）透射形成激光光束l（26-6），反射形成激光光束k（26-5），所述的激光光束c（25-3）与激光光束i（26-3）重合，并穿过四号偏振片（32）进入一号光电接收器（31）的输入端，所述的激光光束d（25-4）与激光光束j（26-4）重合，并穿过五号偏振片（33）进入二号光电接收器（34）的输入端，所述的激光光束e（25-5）与激光光束k（26-5）重合，并穿过六号偏振片（35）进入三号光电接收器（36）的输入端，所述的激光光束f（25-6）与激光光束l（26-6）重合，并穿过七号偏振片（37）进入四号光电接收器（38）的输入端；所述相位测量单元（4）的结构是：一号光电接收器（31）和四号光电接收器（38）的输出端分别与一号低通滤波器（39）和二号低通滤波器（40）的输入端相连，一号低通滤波器（39）和二号低通滤波器（40）的输输出端与连接混频器（43）的输入端相连，混频器（43）的输出端连接相位测量计（44）的输入端，二号光电接收器（34）和四号光电接收器（38）分别与三号低通滤波器（41）和四号低通滤波器（42）的输入端相连，三号低通滤波器（41）和四号低通滤波器（42）的输出端与相位测量计（44）的输入端相连。
申请日期	2014-06-14
专利号	CN104048642A
专利状态	授权
申请号	CN201410263632.7
公开（公告）号	CN104048642A
IPC 分类号	G01C3/00 \| G01B11/00 \| H01S3/10
专利代理人	-
代理机构	-
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/63673
专题	半导体激光器专利数据库
作者单位	哈尔滨工业大学
推荐引用方式 GB/T 7714	杨宏兴,谭久彬,胡鹏程. 混合外差式多频抗混叠激光测距装置与方法. CN104048642A[P]. 2014-09-17.

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文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN104048642A.PDF（1712KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文