本實用新型屬于線性尺寸測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種限幅相位檢測裝置。

背景技術(shù)：

相位法激光測距技術(shù)是通過測量調(diào)制激光在待測距離間飛行引起的相位變化來測量距離的。測距系統(tǒng)通過檢測發(fā)射信號的初相位和接收信號的初相位進行比較，然后得到被測目標(biāo)與測距系統(tǒng)之間的距離值。相位法測距原理框圖見圖1。

發(fā)出的光波，經(jīng)調(diào)制器成調(diào)制波，經(jīng)發(fā)射器發(fā)出調(diào)制光，沿測線傳播被反射器反回后，被接收器接收，得到測距信號，經(jīng)放大送到相位計，與發(fā)射時刻送到相位計的起始信號(基準(zhǔn)信號或參考信號)進行相位比較，得到發(fā)射時刻和接收時刻調(diào)制光波的相位差，然后由計數(shù)顯示單元計算并顯示相位的距離值。

現(xiàn)有相位法激光測距產(chǎn)品中，采用發(fā)射信號與接收信號相位直接比對的方法，如果在測量裝置與被測物之間有物體閃動，或者空氣抖動都有可能造成測量數(shù)值跳動較大，甚至出現(xiàn)錯數(shù)的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

分析出現(xiàn)上述問題的原因：是由于發(fā)射信號與接收信號幅度相差較大，造成幅相誤差。見圖2，當(dāng)接收信號分別為接收信號1和接收信號2時，由于幅值不同，測相產(chǎn)生的相位差分別為和造成檢相不準(zhǔn)確，從而測量的距離值不準(zhǔn)確。當(dāng)接收信號過大或過小以后會使測量結(jié)果相差很大，而不能使用，甚至測距數(shù)據(jù)錯誤。

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種限幅相位檢測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)在測量相位差時由于發(fā)射信號與接收信號幅度相差較大時測量相位差不準(zhǔn)確，造成測距數(shù)值跳動較大或者出現(xiàn)錯數(shù)的問題。

為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種限幅相位檢測裝置，包括峰值檢測電路、中斷檢測電路、信號整形電路、檢相計、調(diào)制信號發(fā)生器、計數(shù)器和微處理器，所述微處理器信號連接峰值檢測電路和中斷檢測電路，所述信號整形電路信號連接中斷檢測電路和檢相計，所述檢相計通過計數(shù)器連接微處理器，檢相計同時連接調(diào)制信號發(fā)生器。

進一步的，所述峰值檢測電路由依次連接的檢波器、積分器和限幅保護器組成，所述檢波器為二極管D1；所述積分器是由電容C1、電容C2、電阻R4依次連接構(gòu)成的積分器；所述限幅保護器采用穩(wěn)壓二極管D2。

進一步的，所述中斷檢測電路是由4個比較器構(gòu)成的窗口比較器。

進一步的，所述信號整形電路由二極管和比較器組成，包括二極管D1、二極管D2、比較器和兩個與非門，所述比較器的反向輸入端接地，正向輸入端連接測距信號，比較器的正向輸入端還通過反向并聯(lián)的二極管D1和二極管D2接地，比較器的輸出端分別連接兩個與非門的一個輸入端，兩個與非門的另一個輸入端連接中斷檢測電路。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)勢：

本實用新型解決了當(dāng)發(fā)射信號與接收信號幅值相差過大或者過小時，會出現(xiàn)測相不準(zhǔn)確，測量的數(shù)據(jù)變化較大，甚至出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)錯誤的問題；

(2)電路結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。

附圖說明

構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為相位法測距原理框圖；

圖2為產(chǎn)生幅相誤差的波形圖；

圖3為相位法測距接收系統(tǒng)及本實用新型限幅相位測量裝置的原理框圖；

圖4為本實用新型所述峰值檢測電路電路部分的電路圖；

圖5為本實用新型所述中斷檢測電路電路部分的電路圖；

圖6為本實用新型所述信號整形電路電路部分的電路圖；

圖7為圖3的限幅相位測量裝置部分的局部放大圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。

本實施例限幅相位檢測裝置，如圖3至7所示，包括峰值檢測電路、中斷檢測電路、信號整形電路、檢相計、調(diào)制信號發(fā)生器、計數(shù)器和微處理器，所述微處理器信號連接峰值檢測電路和中斷檢測電路，所述信號整形電路信號連接中斷檢測電路和檢相計，所述檢相計通過計數(shù)器連接微處理器，檢相計同時連接調(diào)制信號發(fā)生器。

所述峰值檢測電路由依次連接的檢波器、積分器和限幅保護器組成，如圖4所示，所述檢波器采用一二極管D1實現(xiàn)，檢出測距信號的峰值電壓；所述積分器是由電容C1、電容C2、電阻R4構(gòu)成的積分器，將峰值保持住；所述限幅保護器采用穩(wěn)壓二極管D2，形成穩(wěn)定的峰值電壓值給微處理器的A/D采集端；所述測距信號通過電阻R1連接二極管D1的正極，通過電阻R2接地，二極管的陰極通過電阻R3接地。

所述中斷檢測電路是由4個比較器構(gòu)成的窗口比較器，如圖5所示，所述中斷檢測電路直接與信號整形電路相連，用于控制信號整形電路的輸出。

所述信號整形電路由二極管和比較器組成，具體電路如圖6所示，包括二極管D1、二極管D2、比較器和兩個與非門，所述比較器的反向輸入端接地，正向輸入端連接測距信號，比較器的正向輸入端還通過反向并聯(lián)的二極管D1和二極管D2接地，起到穩(wěn)壓作用；比較器的輸出端分別連接兩個與非門的一個輸入端，兩個與非門的另一個輸入端連接中斷檢測電路。

工作過程為：

接收器接收到返回信號以后，信號先經(jīng)過前置放大、混頻、檢波、帶通濾波、信號放大，最終得到測距信號；測距信號分三路：

第一路測距信號通過峰值檢測電路進行信號峰值檢測電路，傳輸給微處理器的A/D采集端口，微處理器根據(jù)采集到的峰值，判斷測距信號是強還是弱，后再通過調(diào)整輸出PWM信號占空比來調(diào)節(jié)接收管APD的偏置電壓，形成閉環(huán)；實現(xiàn)當(dāng)測距信號的峰值電壓高于設(shè)定值時，微處理器的PWM輸出占空比較低的信號，從而使得接收管APD的偏執(zhí)電壓調(diào)低，接收管的信號放大倍數(shù)降低，信號幅值降低；當(dāng)測距信號的峰值電壓低于設(shè)定值時，微處理器輸出的PWM的占空比較高，從而使得接收管APD的偏執(zhí)電壓調(diào)高，接收管的信號放大倍數(shù)增加，信號幅值增高，使測距信號的幅值達(dá)到正常范圍。屬于對測距信號幅度的粗調(diào)制，是測距信號整體調(diào)節(jié)。

第二路測距信號進入所述中斷檢測電路，窗口比較器有上限和下限兩個限幅電壓，當(dāng)測距信號幅值在上下限范圍內(nèi)時，測距信號作為合格信號進行正常的檢相計測距。當(dāng)測距信號幅值超出上下限范圍，即幅值低于下限限幅電壓或者幅值高于上限限幅電壓時，中斷檢測電路立即輸出鎖定信號給信號整形電路，鎖定信號整形電路，停止檢相，直到測距信號幅值恢復(fù)到上下限范圍內(nèi)以后，才立即重新啟動檢相，保證了測量的正確性和準(zhǔn)確性。

中斷檢測電路連接微處理器，當(dāng)測距信號幅值超出上下限范圍時給微處理器發(fā)送中斷信號。當(dāng)微處理器檢測到中斷檢測電路輸出的低電平時，微處理器進入中斷處理程序，鎖定計數(shù)器輸入微處理器的計數(shù)值，并進行計算處理。中斷以后計數(shù)器的計數(shù)值將做清空處理，不作為測距數(shù)據(jù)。直到中斷檢測輸出恢復(fù)高電平，微處理器重新對計數(shù)器計數(shù)

此電路為測距信號幅值細(xì)微甄選電路，它對每一個周期的測距信號都進行甄選，合格的周期作為測距信號正常測量，不合格的信號周期信號被檢測出來后，立即鎖定電路停止檢相，保證測量準(zhǔn)確性。此電路能將一系列連續(xù)測量信號中，不符合要求的信號周期篩選掉，從而保證測量準(zhǔn)確性。當(dāng)測量裝置與被測物之間有大氣抖動，或者有障礙物時隱時現(xiàn)時，都能保證測量準(zhǔn)確性，大大提升了測距儀的性能和穩(wěn)定性。

第三路測距信號進入信號整形電路進行正常的整形處理，將模擬信號變成數(shù)字信號后再通過檢相計檢相，最后通過計數(shù)器輸?shù)轿⑻幚砥?，進行計數(shù)得到測距信息。

第三路信號進入整形電路，將模擬信號變成數(shù)字信號進行檢相，得到測距信息。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。