專利名稱:一種可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀，包括水下密封艙、激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、第一光學(xué)窗口、第二光學(xué)窗口、第三光學(xué)窗口、輸出接口、控制單元；水下密封艙的上部具有一凹槽，第二光學(xué)窗口和第三光學(xué)窗口可拆卸地安裝在所述凹槽左右側(cè)壁，兩光學(xué)窗口的中軸線重合；第一光學(xué)窗口可拆卸地安裝在水下密封艙的表面；輸出接口安裝在水下密封艙上；水體散射濁度傳感器安裝在第二光學(xué)窗口和第三光學(xué)窗口之間；激光測距模塊正對第一光學(xué)窗口；激光測距模塊和水體散射濁度傳感器均與控制單元相連，控制單元與輸出接口相連。本實用新型可用于不同濁度的水體的水下激光測距，有精度較高且可以實時自動校準(zhǔn)的優(yōu)點。
【專利說明】
一種可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種水下測距儀，特別是一種可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀。
【背景技術(shù)】
[0002]激光測距儀是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。相位式激光測距使用激光器向目標(biāo)發(fā)射一束細(xì)激光，通過激光相位檢測元件接收反射的激光束，根據(jù)接收激光的相位延遲計算距離，其測量精度極高，一般為毫米級。
[0003]激光測距儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陸上精密測距，其測距讀數(shù)與光傳播介質(zhì)的折射率有關(guān)，而在水下測距中，不同水體的光學(xué)性質(zhì)(如濁度不同)會使測距出現(xiàn)較大誤差，因此至今未有用于水下測距的激光測距儀。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型克服了普通激光測距儀所測距離受光傳輸介質(zhì)折射率和水體光學(xué)性質(zhì)影響的缺點，提供了一種可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀，用于測量所述水下激光測距儀與目標(biāo)物體之間的距離，包括水下密封艙、激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、第一光學(xué)窗口、第二光學(xué)窗口、第三光學(xué)窗口、輸出接口、控制單元;其中，所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器和控制單元均安裝在水下密封艙內(nèi)；所述水下密封艙的上部具有一凹槽，所述第二光學(xué)窗口和第三光學(xué)窗口可拆卸地安裝在所述凹槽左右側(cè)壁，兩光學(xué)窗口的中軸線重合;所述第一光學(xué)窗口可拆卸地安裝在水下密封艙的表面;所述輸出接口安裝在水下密封艙上;所述水體散射濁度傳感器安裝在第二光學(xué)窗口和第三光學(xué)窗口之間，用于測量水體的濁度值;所述激光測距模塊正對第一光學(xué)窗口，用于測量激光測距模塊與目標(biāo)物體之間的距離;所述激光測距模塊和水體散射濁度傳感器均與控制單元相連，所述控制單元與輸出接口相連。
[0006]進(jìn)一步地，所述激光測距模塊包括激光發(fā)射裝置和激光相位探測裝置;所述激光發(fā)射裝置的發(fā)射口正對第一光學(xué)窗口，其激光出射方向與第一光學(xué)窗口的中軸線重合;所述激光相位探測裝置用于測量反射激光相位，同時將發(fā)射激光頻率、相位及探測激光相位信息傳輸至控制單元。
[0007]進(jìn)一步地，所述水體散射濁度傳感器包括驅(qū)動電路、光源、光電探測器、濾波電路、信號放大電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、濁度計算模塊；其中，所述光源的發(fā)射口正對第二光學(xué)窗口，光電探測器正對第三光學(xué)窗口；所述驅(qū)動電路與光源相連，用于驅(qū)動光源;所述光電探測器、濾波電路、信號放大電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和濁度計算模塊依次電連接;所述濁度計算模塊與控制單元相連。
[0008]進(jìn)一步地，所述控制單元包括電源、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊;所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、輸出接口、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊均由電源供電；所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊和輸出接口均與控制模塊相連;所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊均與數(shù)據(jù)采集模塊相連;所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊和輸出接口均與數(shù)據(jù)處理模塊相連;所述激光相位探測裝置和濁度計算模塊均與數(shù)據(jù)處理模塊相連。
[0009]本實用新型的有益效果是:由于采用水體散射濁度傳感器模塊定標(biāo)、激光測距模塊測量到目標(biāo)距離的機制，并結(jié)合數(shù)據(jù)處理算法，該系統(tǒng)能在不同光學(xué)特性的水體中快速獲取矯正系數(shù)，并通過矯正系數(shù)獲取無偏差測距讀數(shù)，因此本激光測距儀具有測量精度高、實時自動校準(zhǔn)、使用范圍廣的優(yōu)點。
【附圖說明】

[0010]圖1是水下激光測距儀的示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖中，水下密封艙1、激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、第一光學(xué)窗口4、第二光學(xué)窗口 5、第三光學(xué)窗口 6、輸出接口 7、控制單元8、目標(biāo)物體9、激光發(fā)射裝置21、激光相位探測裝置22、驅(qū)動電路31、光源32、光電探測器33、濾波電路34、信號放大電路35、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路36、濁度計算模塊37。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]如圖1所示，本實用新型的可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀，包括水下密封艙1、激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、第一光學(xué)窗口 4、第二光學(xué)窗口 5、第三光學(xué)窗口6、輸出接口7、控制單元8;其中，所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3和控制單元8均安裝在水下密封艙I內(nèi)；所述水下密封艙I的上部具有一凹槽，所述第二光學(xué)窗口 5和第三光學(xué)窗口 6可拆卸地安裝在所述凹槽左右側(cè)壁，兩光學(xué)窗口的中軸線重合;所述第一光學(xué)窗口 4可拆卸地安裝在水下密封艙I的表面;所述輸出接口 11安裝在水下密封艙I上;所述激光測距模塊2和水體散射濁度傳感器3均與控制單元8相連，所述控制單元8與輸出接口11相連。所述水體散射池度傳感器3安裝在第二光學(xué)窗口 5和第三光學(xué)窗口 6之間，用于測量水體的濁度值;所述激光測距模塊2用于測量激光測距模塊2與目標(biāo)物體9之間的距離;所述激光測距模塊2包括激光發(fā)射裝置21和激光相位探測裝置22;所述激光發(fā)射裝置21的發(fā)射口正對第一光學(xué)窗口 5，其激光出射方向與第一光學(xué)窗口 5的中軸線重合。所述激光測距模塊2可以采用深圳激光測距之家公司的KLH-40型號的激光測距模塊，但不限于此。
[0015]所述水體散射濁度傳感器3包括驅(qū)動電路31、光源32、光電探測器33、濾波電路34、信號放大電路35、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路36、濁度計算模塊37;所述光源32的發(fā)射口正對第二光學(xué)窗口 5，光電探測器33正對第三光學(xué)窗口6;所述驅(qū)動電路31驅(qū)動光源32發(fā)射入射光，入射光經(jīng)過第二光學(xué)窗口 5后垂直入射到水體中并發(fā)生散射，散射光透過第三光學(xué)窗口 6后再被光電探測器33接收;光電探測器33接收到的散射光強經(jīng)過濾波電路34、信號放大電路35及模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路36后得到散射光強值，最后將散射光強值輸入到濁度計算模塊37中獲得當(dāng)前水體的濁度值;所述水體散射濁度傳感器3可以采用上海陸基機電科技有限公司的ZD-0001型號的水體散射濁度傳感器，但不限于此。
[0016]如圖2所示，所述控制單元包括電源、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊;所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、輸出接口 7、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊均由電源供電；所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊和輸出接口 11均與控制模塊相連;所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、數(shù)據(jù)處理模塊均與數(shù)據(jù)采集模塊相連;所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊和輸出接口11均與數(shù)據(jù)處理模塊相連;所述激光相位探測裝置22和濁度計算模塊37均與數(shù)據(jù)處理模塊相連;所述顯示模塊設(shè)有顯示窗口，所述顯示窗口嵌于水下密封艙I的上表面;所述激光發(fā)射裝置21發(fā)射頻率可變的激光光束，激光相位探測裝置22可精確測量反射激光相位，同時將發(fā)射激光頻率、相位及探測激光相位信息傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊。
[0017]本實用新型的工作過程如下:
[0018]將本實用新型放置在水體中，水體散射濁度傳感器3的光源32發(fā)射入射光，入射光經(jīng)過第二光學(xué)窗口 5后垂直入射到水體中并發(fā)生散射，散射光透過第三光學(xué)窗口 6后被光電探測器33接收;光電探測器33接收到的散射光強經(jīng)過濾波電路34、信號放大電路35及模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路36后得到散射光強值，最后將散射光強值輸入到濁度計算模塊37中獲得當(dāng)前水體的濁度值，數(shù)據(jù)采集模塊采集水體散射濁度傳感器3的濁度值;激光發(fā)射裝置21發(fā)射頻率可變的激光光束，激光相位探測裝置22可精確測量反射激光相位，同時將發(fā)射激光頻率、相位及探測激光相位信息傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊;兩個數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理模塊得到目標(biāo)物體9與測距儀的實際距離。
【主權(quán)項】
1.一種可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀，用于測量所述水下激光測距儀與目標(biāo)物體(9)之間的距離，其特征在于，包括水下密封艙(I)、激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、第一光學(xué)窗口(4)、第二光學(xué)窗口(5)、第三光學(xué)窗口(6)、輸出接口(7)、控制單元(8);其中，所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)和控制單元(8)均安裝在水下密封艙(I)內(nèi)；所述水下密封艙(I)的上部具有一凹槽，所述第二光學(xué)窗口(5)和第三光學(xué)窗口(6)可拆卸地安裝在所述凹槽左右側(cè)壁，兩光學(xué)窗口的中軸線重合;所述第一光學(xué)窗口(4)可拆卸地安裝在水下密封艙(I)的表面;所述輸出接口(11)安裝在水下密封艙(I)上;所述水體散射池度傳感器(3)安裝在第二光學(xué)窗口(5)和第三光學(xué)窗口(6)之間；所述激光測距模塊(2)正對第一光學(xué)窗口(5);所述激光測距模塊(2)和水體散射池度傳感器(3)均與控制單元⑶相連，所述控制單元⑶與輸出接□ (11)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀，其特征在于，所述激光測距模塊(2)包括激光發(fā)射裝置(21)和激光相位探測裝置(22);所述激光發(fā)射裝置(21)的發(fā)射口正對第一光學(xué)窗口(5)，其激光出射方向與第一光學(xué)窗口(5)的中軸線重合；所述激光相位探測裝置(22)與控制單元(8)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀，其特征在于，所述水體散射濁度傳感器(3)包括驅(qū)動電路(31)、光源(32)、光電探測器(33)、濾波電路(34)、信號放大電路(35)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(36)、濁度計算模塊(37);其中，所述光源(32)的發(fā)射口正對第二光學(xué)窗口(5)，光電探測器(33)正對第三光學(xué)窗口(6);所述驅(qū)動電路(31)與光源(32)相連;所述光電探測器(33)、濾波電路(34)、信號放大電路(35)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(36)和濁度計算模塊(37)依次電連接;所述濁度計算模塊(37)與控制單元(8)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可在不同水體中自動校準(zhǔn)的水下激光測距儀，其特征在于，所述控制單元包括電源、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊；所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、輸出接口( 7)、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊均由電源供電；所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊和輸出接口(11)均與控制模塊相連;所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、數(shù)據(jù)處理模塊均與數(shù)據(jù)采集模塊相連;所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊和輸出接口(11)均與數(shù)據(jù)處理模塊相連;所述激光相位探測裝置(22)和濁度計算模塊(37)均與數(shù)據(jù)處理模塊相連。
【文檔編號】G01S17/48GK205720670SQ201620341014
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】宋宏, 楊萍, 張云菲, 方美芬, 曹權(quán)
【申請人】浙江大學(xué), 杭州電子科技大學(xué), 南京郵電大學(xué), 杭州藍(lán)科光電科技有限公司, 銘典時代（北京）科技有限公司