专利名称：高精度激光测距仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子测量仪器，具体地，是涉及一种脉冲式激光测距仪。
背景技术：
激光测距仪是一种在工程上较为常用的测量仪器，由于其测量方便，因此广受工程测量人员的亲睐。目前的激光测距仪具有两类。第一类是脉冲式激光测距仪，测量时，由激光发射器向目标发送一个激光脉冲，待激光脉冲被发射回来后，由激光接收器接收，计时器记录激光脉冲一个来回所消耗的时间，根据光速和电子元件的理论延时，即可求出被测物体的距离。第二类是连续波激光测距仪，亦称为相位式激光测距仪，在测量时，测距仪激光束进行频率调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离；与脉冲式激光测距仪相比，连续波激光测距仪的发射功率较低，因而测远距离能力相对较差，一般只能应用在精密测距中。由此可见，对于地面物体之间的距离测量，如，百米以上的距离，通常只能采用脉冲式激光测距仪进行测距。而脉冲式激光测距仪在工作时，由于电子元件的延时具有误差，将影响到测量精度，如，对于各种半导体器件，压强、温度、磁场、电流的变化，都会影响其工作稳定性，因此，在半导体器件工作时，会产生一个难以克服的随机误差，通常，该随机误差与理论参数之比为-2% +2% (负数表示实际工作参数小于理论参数),对于制作工艺较高的元器件，其误差还会小一些，但误差在O. 5%左右应当可以认为是十分准确了，其将不会对普通电子设备的使用产生明显的影响。然而，对于激光测距仪而言，这种误差影响是很大的。假设脉冲式激光测距仪在工作时，激光脉冲在激光发射器、目标物体、激光接收器之间往返一次的时间，亦即激光脉冲飞行时间为t，测距仪元器件的理论延时为tl，延时误差为At，则测量的误差率为At/(t+tl)，由于测量距离相对于光速而言，十分微小，如，测量距离在IOOOm左右，而光速则为108m/s，如此，t ^ 10_5s，而元器件的理论延时tl的数量级要做到比t的数量级�。植灰祝虼耍珹t相对于t而言，也是一个不容忽视的数值，由此产生的误差率At/ (t+tl)是较大的。一般情况下，对于脉冲式激光测距仪，其精度普遍在5m左右，高端的则在O. 15m左右。由此可见，脉冲式激光测距仪的精度有必要进一步提高，以满足精确测量的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高精度激光测距仪，该激光测距仪属于脉冲式测距仪，不仅可以测量长距离的地面物体距离，并且精度很高。
本发明解决其技术问题所采用的第一种技术方案是该高精度激光测距仪包括激光发射器、激光接收器、计时器、运算器；所述激光发射器的触发端同时与一个手动触发的触发开关和一个自动触发的触发器相耦合；所述触发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脉冲时，控制所述触发器向激光发射器发出触发信号；所述激光发射器还与所述计时器相耦合；所述计时器在激光发射器发出第一个激光脉冲时开始计时；所述激光接收器耦合一个计数器，且激光接收器每接收到一个反射激光脉冲，先由所述计数器计数一次，再由激光接收器经过一个门开关向所述计时器发送一个计时中止请求；所述门开关耦合所述计数器，并在计数器计数至设定值时，将所述计时中止请求放行给所述计时器，同时，所述计数器向激光接收器发送一个终止接收请求；所述计时器中止计时后，所述计时器和计数器将所计时间和所计次数交由所述运算器，并由运算器计算被测距离。所述门开关为一个与门电路，其一个输入端I禹合所述激光接收器，另一个输入端耦合所述计数器；所述计时终止请求为一个高电平，所述计数器计数至设定值时，向所述门
开关发送一个高电平，此时，使该门开关向所述计时器发送一个高电平，以请求计时器停止计时。作为优�。黾剖鞔恿憧技剖⒅罩褂谝桓錾瓒ㄖ担蒙瓒ㄖ悼梢缘鹘冢凰錾瓒ㄖ挡恍∮�102。本发明提供的激光测距仪在工作时，通过电子元件之间的耦合触发关系，使激光脉冲等效于在测距仪与被测目标之间来回反射多次后才被计时一次，并依据所计时间运算被测距离；如此，设在一次测量过程中，计数器计数i次(一般情况下，i>102)，则激光脉冲的飞行时间t相对于激光脉冲往返一次得到大幅增加，测距仪元器件的理论总延时tl也大幅
增加，而元器件的延时总误差Δ =Δ tl+Δ 2+Δ t3+......+ Ati却相对于激光脉冲往返一
次得到较大的减�。话凑瘴蟛罾砺劭芍眎—m时，At —0，由此可见，测量误差率At/(t+tl)将大大减小，从而大幅提高测量精度；通过数学关系可知，当i =IOn时，测量精度将提高至少N个数量级。
图I是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
在图I所示的实施例中，该高精度激光测距仪包括激光发射器、激光接收器、计时器、运算器；所述激光发射器的触发端同时与一个手动触发的触发开关和一个自动触发的触发器相耦合；所述触发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脉冲时，向所述触发器发送一个信号，促使所述触发器向激光发射器发出触发信号；所述激光发射器还与所述计时器相耦合；所述计时器在激光发射器发出第一个激光脉冲时开始计时；所述激光接收器耦合一个计数器，且激光接收器每接收到一个反射激光脉冲，先由所述计数器计数一次，再由激光接收器经过一个门开关向所述计时器发送一个计时中止请求；所述门开关耦合所述计数器，并在计数器计数至设定值时，将所述计时中止请求放行给所述计时器，同时，所述计数器向激光接收器发送一个终止接收请求；所述计时器中止计时后，所述计时器和计数器将所计时间和所计次数交由所述运算器，并由运算器计算被测距离。所述门开关可以为一个与门电路,其一个输入端I禹合所述激光接收器，另一个输入端耦合所述计数器；所述计时终止请求为一个高电平，所述计数器计数至设定值时，向所述门开关发送一个高电平，则此时，使该门开关向所述计时器发送一个高电平，以请求计时器停止计时。所述计数器从零开始计数，并终止于一个设定值，该设定值可以调节；所述设定值不小于102，通常情况下，该设定值设为10，104，已然达到较高的精度。上述高精度激光测距仪在工作时，首先使所述激光发射器对准被测目标，然后手动操作所述触发开关一次，此后，通过各电子元件之间的耦合触发关系，使激光脉冲等效于在测距仪与被测目标之间来回反射多次后才被计时一次，并依据所计时间运算被测距离；如此，假设在一次测量过程中，计数器计数i次(一般情况下，i>102)，则激光脉冲的飞行时间t相对于激光脉冲往返一次得到大幅增加，测距仪元器件的理论总延时tl也大幅增加，
而元器件的延时总误差Δ t=A tl+Δ t2+A t3+......+ Ati却相对于激光脉冲往返一次得到
较大的减�。话凑瘴蟛罾砺劭芍眎 —⑴时，At —0，由此可见，测量误差率At/ (t+tl)将大大减�。佣蠓岣卟饬烤龋煌üЧ叵悼芍眎 =IOn时，(t+tl)等于激光脉冲往返一次所需时间的=IOn，而At却减�。虼瞬饬课蟛盥蔄t/ (t+tl)至少缩小为激光脉冲往返一次时的测量误差率的1/10N，即测量精度将提高至少N个数量级。在被测距离运算过程中，设所述计时器记录的总时间为t0，所述计数器计数i次，电子元器件的理论总延时为tl，电子元件的延时总误差为At，光速为C，则由所述运算器算得的被测物体距离LT=(tO-tl)*c/(2i);而被测物体的实际距离LkS当等于(t0-tl-Δ t)*c/(2i);由于 i—00 时，Δ t — O,故而，i —时，Lt — LK。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种高精度激光测距仪，包括激光发射器、激光接收器、计时器、运算器；其特征在于所述激光发射器的触发端同时与一个手动触发的触发开关和一个自动触发的触发器相耦合；所述触发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脉冲时，控制所述触发器向激光发射器发出触发信号；所述激光发射器还与所述计时器相耦合；所述计时器在激光发射器发出第一个激光脉冲时开始计时；所述激光接收器耦合一个计数器，且激光接收器每接收到一个反射激光脉冲，先由所述计数器计数一次，再由激光接收器经过一个门开关向所述计时器发送一个计时中止请求；所述门开关耦合所述计数器，并在计数器计数至设定值时，将所述计时中止请求放行给所述计时器，同时，所述计数器向激光接收器发送一个终止接收请求；所述计时器中止计时后，所述计时器和计数器将所计时间和所计次数交由所述运算器，并由运算器计算被测距离。
2.根据权利要求I所述的高精度激光测距仪，其特征在于所述门开关为一个与门电路，其一个输入端耦合所述激光接收器，另一个输入端耦合所述计数器；所述计时终止请求为一个高电平，所述计数器计数至设定值时，向所述门开关发送一个高电平。
3.根据权利要求I所述的高精度激光测距仪，其特征在于所述计数器从零开始计数，并终止于一个设定值，该设定值可以调节。
4.根据权利要求3所述的高精度激光测距仪，其特征在于所述设定值不小于102。
全文摘要
本发明提供一种高精度激光测距仪；包括激光发射器、激光接收器、计时器、运算器；激光发射器的触发端与触发开关和触发器相耦合；触发器的控制端耦合激光接收器；激光发射器还与计时器相耦合；计时器在激光发射器发出第一个激光脉冲时开始计时；激光接收器耦合一个计数器，激光接收器每接收到一个反射激光脉冲，由所述计数器计数一次，且激光接收器经过门开关向计时器发送一个计时中止请求；门开关耦合所述计数器，计数器计数至设定值时，将所述计时中止请求放行给计时器，同时，计数器向激光接收器发送一个终止接收请求；最后由运算器计算被测距离。该激光测距仪属于脉冲式测距仪，不仅可以测量长距离的地面物体距离，并且精度很高。
文档编号G01S17/08GK102854510SQ20121029199
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者马人欢 申请人:苏州启智机电技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
