一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置，包括激光測(cè)距模塊，所述的激光測(cè)距模塊包括激光器和APD，激光器與光開(kāi)關(guān)的輸入端連接，光開(kāi)關(guān)的其中一個(gè)輸出端通過(guò)第一光纖將光信號(hào)輸入到光耦合器，光耦合器將光信號(hào)發(fā)射到反光平面，經(jīng)反光平面反射的光反射信號(hào)輸入到光耦合器，光耦合器通過(guò)第二光纖將光反射信號(hào)輸入到光分路器的其中一個(gè)輸入端，光開(kāi)關(guān)的另一輸出端通過(guò)第三光纖與光分路器的另一輸入端連接，光分路器的輸出端與APD連接。本實(shí)用新型在長(zhǎng)光纖情況下測(cè)量準(zhǔn)確。由于光纜中含有多芯光纖無(wú)需增加額外施工成本和物料成本。光開(kāi)關(guān)價(jià)格低廉，技術(shù)成熟，切換穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】 一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置，適用于光纖式無(wú)源激光測(cè)距裝置的環(huán)境溫度補(bǔ)償及光路校準(zhǔn)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的光纖式無(wú)源激光測(cè)距裝置，由于使用了很長(zhǎng)的光纖，在使用的過(guò)程中光纖會(huì)受到溫度等外界因素的影響，造成光纖的折射率發(fā)生變化從而光程改變而且光纖傳輸路徑溫度等外界因素變化不均勻，光程隨溫度漂移的補(bǔ)償很難實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的無(wú)源式光纖激光測(cè)距裝置易受外界因素的影響測(cè)量不準(zhǔn)確甚至無(wú)法測(cè)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置，通過(guò)光開(kāi)關(guān)構(gòu)造兩個(gè)測(cè)距光路，一個(gè)外光路作為測(cè)量距離，一個(gè)內(nèi)光路作為參考光路。在不增加成本的情況下，補(bǔ)償由于外界溫度等因素影響造成不能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量甚至不能測(cè)量。
[0004]本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置，包括激光測(cè)距模塊，所述的激光測(cè)距模塊包括激光器和APD，激光器輸出的激光通過(guò)光開(kāi)關(guān)分為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，光開(kāi)關(guān)通過(guò)第一光纖將第一路光信號(hào)輸入到光耦合器，光耦合器將第一路光信號(hào)發(fā)射到反光平面，經(jīng)反光平面反射的第一路光反射信號(hào)輸入到光耦合器，光耦合器通過(guò)第二光纖將第一路光反射信號(hào)輸入到光分路器，光開(kāi)關(guān)通過(guò)第三光纖將第二路光信號(hào)輸入到光分路器，光分路器的輸出端與APD連接。
[0006]如上所述的第一光纖和第二光纖的長(zhǎng)度和與第三光纖的長(zhǎng)度相同。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、解決光纖式無(wú)源測(cè)距裝置在長(zhǎng)光纖下測(cè)量不準(zhǔn)確。
[0009]2、由于光纜中含有多芯光纖無(wú)需增加額外施工成本和物料成本。
[0010]3、光開(kāi)關(guān)價(jià)格低廉，技術(shù)成熟，切換穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的原理示意框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的激光測(cè)距模塊的原理示意框圖。
[0013]圖中:1-激光測(cè)距模塊；2_光開(kāi)關(guān)；3_光耦合器；4_反光平面；5_光分路器；101-頻率產(chǎn)生電路；102_激光器驅(qū)動(dòng)電路；103_激光器；104_參考混頻電路；105_ΑΗ)混頻接收電路；106-APD ; 107-供電電路；108-異或電路；109_鑒相器；110_可調(diào)高壓模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]如圖1所示:將高頻載波加載在激光器發(fā)出的光波上，光波通過(guò)光纖耦合進(jìn)光開(kāi)關(guān)2,光開(kāi)關(guān)2可控的將一光信號(hào)輸入分時(shí)切換到兩個(gè)不同的光路即第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，光開(kāi)關(guān)2的第一路光信號(hào)通過(guò)第一光纖輸入到光I禹合器3,由光I禹合器3射出的第一路光信號(hào)直射在待測(cè)量距離的反光平面4上，反光平面4接收到此第一路光信號(hào)后發(fā)生反射并將第一路光反射信號(hào)重新入射到光耦合器3中，光耦合器3將接收到的第一路光反射信號(hào)通過(guò)第二光纖連接至光分路器5，該過(guò)程中光開(kāi)關(guān)2到光耦合器3，光耦合器3到反光平面4，反光平面4重新反射回光耦合器3，光耦合器3到光分路器5作為外光路，用于測(cè)量光耦合器3到反光平面4的距離。整個(gè)外光路的距離L (外)=L (光纖)+L (待測(cè))。類(lèi)似的同一光信號(hào)通過(guò)光開(kāi)關(guān)2后作為第二路光信號(hào)進(jìn)入另一光路，通過(guò)一根與外光路等長(zhǎng)距離的第三光纖直接連接至光分路器5作為內(nèi)光路，用于作為參考光路(可以等效為第一光纖和第二光纖的長(zhǎng)度和與第三光纖的長(zhǎng)度相同)。整個(gè)內(nèi)光路的距離L (內(nèi))=L (光纖)。所述待測(cè)距離L (待測(cè))=L (外)-L (內(nèi))。由于利用了與之等長(zhǎng)的光纖作為參考光路，在實(shí)際使用的過(guò)程中，一根光纜里面含有多芯光纖，從而很容易得到參考光路，由于鋪設(shè)時(shí)所處的環(huán)境一樣，當(dāng)環(huán)境變化時(shí)L(光纖)會(huì)因?yàn)楣饫w折射率的變化而變化，但是由于最后的結(jié)果取差值可以抵消該變化帶來(lái)的影響。光分路器5將分時(shí)進(jìn)入的外光路光信號(hào)和內(nèi)光路光信號(hào)通過(guò)光纖耦合進(jìn)APD106用于鑒相得到待測(cè)距離。由于光開(kāi)關(guān)2切換速度快多小于10ms，切換光路穩(wěn)定，所以在極短的時(shí)間可以認(rèn)為L(zhǎng) (光纖)變化的距離是等同的。
[0016]如圖2所示:本實(shí)用新型種激光測(cè)距模塊的組成框圖，包含供電電路，給各功能電路供電，頻率產(chǎn)生電路101產(chǎn)生一高頻信號(hào)SI并同時(shí)產(chǎn)生另一高頻信號(hào)S2，SI和S2頻率相差很低的頻率，直接通過(guò)參考混頻電路104將SI和S2混頻產(chǎn)生低頻信號(hào)S3。同時(shí)產(chǎn)生的高頻信號(hào)SI通過(guò)激光器驅(qū)動(dòng)電路102驅(qū)動(dòng)激光器103發(fā)出激光，光開(kāi)關(guān)2切換到外光路后由APD106接收含有該高頻信號(hào)SI的激光，可調(diào)高壓模塊110改變APD106接收到光信號(hào)后放大的增益，APD106接收到的光信號(hào)作用于APD混頻接收電路105同時(shí)頻率產(chǎn)生電路101產(chǎn)生的高頻信號(hào)S2也作用于APD混頻接收電路105，經(jīng)過(guò)APD混頻接收電路105得到低頻信號(hào)S4。S3和S4同時(shí)輸出給鑒相器109,得到外光路的相位差的信號(hào)S5。同樣的光開(kāi)關(guān)2切換到內(nèi)光路得到內(nèi)光的相位差的信號(hào)S6。將表不外光路的信號(hào)S5和表不內(nèi)光路的信號(hào)S6經(jīng)過(guò)異或電路108后即可以得到表示內(nèi)外光路差值的信號(hào)，其高電平的脈寬大小代表光耦合器3距離反光平面4的距離，即為光纖式無(wú)源激光測(cè)距裝置的待測(cè)距離。
[0017]本實(shí)施例中，可選用如下器件:
[0018]激光器103:羅姆 RLD63NZC5 635nm 6mff 激光器。
[0019]光開(kāi)關(guān)2:1X2 機(jī)械光開(kāi)關(guān) 0SW-1X2-M-5N 62.5/125um, 400-700nm, FC/PC。
[0020]光耦合器3:兩個(gè)非球面光纖準(zhǔn)直器。
[0021]反光平面4:3M磚石級(jí)反光膜。
[0022]光分路器5:650nm多模I分2 FC/PC光分路器。
[0023]APD106:AD500_8 或者 AD230-8。
[0024]頻率產(chǎn)生電路101:TI公司CKEL925。
[0025]參考混頻電路104: PHILIPS 公司 BGA2022。
[0026]可調(diào)高壓模塊110:BOOST升壓電路及倍壓電路。
[0027]APD混頻接收電路105:APD直接混頻電路及跨阻放大電路及二階巴特沃茲帶通電路。
[0028]鑒相器109:鑒相電路。
[0029]異或電路108:高速異或邏輯電路。
[0030]供電電路107 =DC-DC電源LDO電源。
[0031]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置，包括激光測(cè)距模塊(1)，其特征在于，所述的激光測(cè)距模塊(I)包括激光器(103)和APD (106)，激光器(103)輸出的激光通過(guò)光開(kāi)關(guān)(2)分為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào),光開(kāi)關(guān)(2)通過(guò)第一光纖將第一路光信號(hào)輸入到光耦合器(3)，光耦合器(3)將第一路光信號(hào)發(fā)射到反光平面(4)，經(jīng)反光平面(4)反射的第一路光反射信號(hào)輸入到光稱合器(3),光稱合器(3)通過(guò)第二光纖將第一路光反射信號(hào)輸入到光分路器(5),光開(kāi)關(guān)(2)通過(guò)第三光纖將第二路光信號(hào)輸入到光分路器(5)，光分路器(5)的輸出端與APD (106)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路補(bǔ)償?shù)墓饫w式無(wú)源激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述的第一光纖和第二光纖的長(zhǎng)度和與第三光纖的長(zhǎng)度相同。
【文檔編號(hào)】G01S17/08GK204086537SQ201420578277
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】劉高軍, 陳鵬, 陳銀, 胡學(xué)秋, 舒來(lái), 周久 申請(qǐng)人:武漢新烽光電科技有限公司