專利名稱：高精度激光測距儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子測量儀器，具體地，是涉及一種脈沖式激光測距儀。
背景技術：
激光測距儀是一種在工程上較為常用的測量儀器，由于其測量方便，因此廣受工程測量人員的親睞。目前的激光測距儀具有兩類。第一類是脈沖式激光測距儀，測量時，由激光發(fā)射器向目標發(fā)送一個激光脈沖，待激光脈沖被發(fā)射回來后，由激光接收器接收，計時器記錄激光脈沖一個來回所消耗的時間，根據(jù)光速和電子元件的理論延時，即可求出被測物體的距離。第二類是連續(xù)波激光測距儀，亦稱為相位式激光測距儀，在測量時，測距儀激光束進行頻率調(diào)制并測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長，換算此相位延遲所代表的距離；與脈沖式激光測距儀相比，連續(xù)波激光測距儀的發(fā)射功率較低，因而測遠距離能力相對較差，一般只能應用在精密測距中。由此可見，對于地面物體之間的距離測量，如，百米以上的距離，通常只能采用脈沖式激光測距儀進行測距。而脈沖式激光測距儀在工作時，由于電子元件的延時具有誤差，將影響到測量精度，如，對于各種半導體器件，壓強、溫度、磁場、電流的變化，都會影響其工作穩(wěn)定性，因此，在半導體器件工作時，會產(chǎn)生一個難以克服的隨機誤差，通常，該隨機誤差與理論參數(shù)之比為-2% +2% (負數(shù)表示實際工作參數(shù)小于理論參數(shù)),對于制作工藝較高的元器件，其誤差還會小一些，但誤差在O. 5%左右應當可以認為是十分準確了，其將不會對普通電子設備的使用產(chǎn)生明顯的影響。然而，對于激光測距儀而言，這種誤差影響是很大的。假設脈沖式激光測距儀在工作時，激光脈沖在激光發(fā)射器、目標物體、激光接收器之間往返一次的時間，亦即激光脈沖飛行時間為t，測距儀元器件的理論延時為tl，延時誤差為At，則測量的誤差率為At/(t+tl)，由于測量距離相對于光速而言，十分微小，如，測量距離在IOOOm左右，而光速則為108m/s，如此，t ^ 10_5s，而元器件的理論延時tl的數(shù)量級要做到比t的數(shù)量級小，十分不易，因此，At相對于t而言，也是一個不容忽視的數(shù)值，由此產(chǎn)生的誤差率At/ (t+tl)是較大的。一般情況下，對于脈沖式激光測距儀，其精度普遍在5m左右，高端的則在O. 15m左右。由此可見，脈沖式激光測距儀的精度有必要進一步提高，以滿足精確測量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度激光測距儀，該激光測距儀屬于脈沖式測距儀，不僅可以測量長距離的地面物體距離，并且精度很高。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的第一種技術方案是該高精度激光測距儀包括激光發(fā)射器、激光接收器、計時器、運算器；所述激光發(fā)射器的觸發(fā)端同時與一個手動觸發(fā)的觸發(fā)開關和一個自動觸發(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，控制所述觸發(fā)器向激光發(fā)射器發(fā)出觸發(fā)信號；所述激光發(fā)射器還與所述計時器相耦合；所述計時器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個激光脈沖時開始計時；所述激光接收器耦合一個計數(shù)器，且激光接收器每接收到一個反射激光脈沖，先由所述計數(shù)器計數(shù)一次，再由激光接收器經(jīng)過一個門開關向所述計時器發(fā)送一個計時中止請求；所述門開關耦合所述計數(shù)器，并在計數(shù)器計數(shù)至設定值時，將所述計時中止請求放行給所述計時器，同時，所述計數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個終止接收請求；所述計時器中止計時后，所述計時器和計數(shù)器將所計時間和所計次數(shù)交由所述運算器，并由運算器計算被測距離。所述門開關為一個與門電路，其一個輸入端I禹合所述激光接收器，另一個輸入端耦合所述計數(shù)器；所述計時終止請求為一個高電平，所述計數(shù)器計數(shù)至設定值時，向所述門
開關發(fā)送一個高電平，此時，使該門開關向所述計時器發(fā)送一個高電平，以請求計時器停止計時。作為優(yōu)選，所述計數(shù)器從零開始計數(shù)，并終止于一個設定值，該設定值可以調(diào)節(jié)；所述設定值不小于102。本發(fā)明提供的激光測距儀在工作時，通過電子元件之間的耦合觸發(fā)關系，使激光脈沖等效于在測距儀與被測目標之間來回反射多次后才被計時一次，并依據(jù)所計時間運算被測距離；如此，設在一次測量過程中，計數(shù)器計數(shù)i次(一般情況下，i>102)，則激光脈沖的飛行時間t相對于激光脈沖往返一次得到大幅增加，測距儀元器件的理論總延時tl也大幅
增加，而元器件的延時總誤差Δ =Δ tl+Δ 2+Δ t3+......+ Ati卻相對于激光脈沖往返一
次得到較大的減??；按照誤差理論可知，當i—m時，At —0，由此可見，測量誤差率At/(t+tl)將大大減小，從而大幅提高測量精度；通過數(shù)學關系可知，當i =IOn時，測量精度將提高至少N個數(shù)量級。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明
在圖I所示的實施例中，該高精度激光測距儀包括激光發(fā)射器、激光接收器、計時器、運算器；所述激光發(fā)射器的觸發(fā)端同時與一個手動觸發(fā)的觸發(fā)開關和一個自動觸發(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，向所述觸發(fā)器發(fā)送一個信號，促使所述觸發(fā)器向激光發(fā)射器發(fā)出觸發(fā)信號；所述激光發(fā)射器還與所述計時器相耦合；所述計時器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個激光脈沖時開始計時；所述激光接收器耦合一個計數(shù)器，且激光接收器每接收到一個反射激光脈沖，先由所述計數(shù)器計數(shù)一次，再由激光接收器經(jīng)過一個門開關向所述計時器發(fā)送一個計時中止請求；所述門開關耦合所述計數(shù)器，并在計數(shù)器計數(shù)至設定值時，將所述計時中止請求放行給所述計時器，同時，所述計數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個終止接收請求；所述計時器中止計時后，所述計時器和計數(shù)器將所計時間和所計次數(shù)交由所述運算器，并由運算器計算被測距離。所述門開關可以為一個與門電路,其一個輸入端I禹合所述激光接收器，另一個輸入端耦合所述計數(shù)器；所述計時終止請求為一個高電平，所述計數(shù)器計數(shù)至設定值時，向所述門開關發(fā)送一個高電平，則此時，使該門開關向所述計時器發(fā)送一個高電平，以請求計時器停止計時。所述計數(shù)器從零開始計數(shù)，并終止于一個設定值，該設定值可以調(diào)節(jié)；所述設定值不小于102，通常情況下，該設定值設為10，104，已然達到較高的精度。上述高精度激光測距儀在工作時，首先使所述激光發(fā)射器對準被測目標，然后手動操作所述觸發(fā)開關一次，此后，通過各電子元件之間的耦合觸發(fā)關系，使激光脈沖等效于在測距儀與被測目標之間來回反射多次后才被計時一次，并依據(jù)所計時間運算被測距離；如此，假設在一次測量過程中，計數(shù)器計數(shù)i次(一般情況下，i>102)，則激光脈沖的飛行時間t相對于激光脈沖往返一次得到大幅增加，測距儀元器件的理論總延時tl也大幅增加，
而元器件的延時總誤差Δ t=A tl+Δ t2+A t3+......+ Ati卻相對于激光脈沖往返一次得到
較大的減??；按照誤差理論可知，當i —⑴時，At —0，由此可見，測量誤差率At/ (t+tl)將大大減小，從而大幅提高測量精度；通過數(shù)學關系可知，當i =IOn時，(t+tl)等于激光脈沖往返一次所需時間的=IOn，而At卻減小，因此測量誤差率At/ (t+tl)至少縮小為激光脈沖往返一次時的測量誤差率的1/10N，即測量精度將提高至少N個數(shù)量級。在被測距離運算過程中，設所述計時器記錄的總時間為t0，所述計數(shù)器計數(shù)i次，電子元器件的理論總延時為tl，電子元件的延時總誤差為At，光速為C，則由所述運算器算得的被測物體距離LT=(tO-tl)*c/(2i);而被測物體的實際距離LkS當?shù)扔?t0-tl-Δ t)*c/(2i);由于 i—00 時，Δ t — O,故而，i —時，Lt — LK。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種高精度激光測距儀，包括激光發(fā)射器、激光接收器、計時器、運算器；其特征在于所述激光發(fā)射器的觸發(fā)端同時與一個手動觸發(fā)的觸發(fā)開關和一個自動觸發(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，控制所述觸發(fā)器向激光發(fā)射器發(fā)出觸發(fā)信號；所述激光發(fā)射器還與所述計時器相耦合；所述計時器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個激光脈沖時開始計時；所述激光接收器耦合一個計數(shù)器，且激光接收器每接收到一個反射激光脈沖，先由所述計數(shù)器計數(shù)一次，再由激光接收器經(jīng)過一個門開關向所述計時器發(fā)送一個計時中止請求；所述門開關耦合所述計數(shù)器，并在計數(shù)器計數(shù)至設定值時，將所述計時中止請求放行給所述計時器，同時，所述計數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個終止接收請求；所述計時器中止計時后，所述計時器和計數(shù)器將所計時間和所計次數(shù)交由所述運算器，并由運算器計算被測距離。
2.根據(jù)權利要求I所述的高精度激光測距儀，其特征在于所述門開關為一個與門電路，其一個輸入端耦合所述激光接收器，另一個輸入端耦合所述計數(shù)器；所述計時終止請求為一個高電平，所述計數(shù)器計數(shù)至設定值時，向所述門開關發(fā)送一個高電平。
3.根據(jù)權利要求I所述的高精度激光測距儀，其特征在于所述計數(shù)器從零開始計數(shù)，并終止于一個設定值，該設定值可以調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權利要求3所述的高精度激光測距儀，其特征在于所述設定值不小于102。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高精度激光測距儀；包括激光發(fā)射器、激光接收器、計時器、運算器；激光發(fā)射器的觸發(fā)端與觸發(fā)開關和觸發(fā)器相耦合；觸發(fā)器的控制端耦合激光接收器；激光發(fā)射器還與計時器相耦合；計時器在激光發(fā)射器發(fā)出第一個激光脈沖時開始計時；激光接收器耦合一個計數(shù)器，激光接收器每接收到一個反射激光脈沖，由所述計數(shù)器計數(shù)一次，且激光接收器經(jīng)過門開關向計時器發(fā)送一個計時中止請求；門開關耦合所述計數(shù)器，計數(shù)器計數(shù)至設定值時，將所述計時中止請求放行給計時器，同時，計數(shù)器向激光接收器發(fā)送一個終止接收請求；最后由運算器計算被測距離。該激光測距儀屬于脈沖式測距儀，不僅可以測量長距離的地面物體距離，并且精度很高。
文檔編號G01S17/08GK102854510SQ20121029199
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權日2012年8月16日
發(fā)明者馬人歡 申請人:蘇州啟智機電技術有限公司