新型便携式激光测距仪的研究

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1、激光与光电子学进展Laser&OptoelectronicsProgress⑥2010《中国激光》杂志社新型便携式激光测距仪的研究王月4孙凌宇王卫宁朱南冯立春(首都师范大学物理系，北京1OO048)摘要提出了一种新型激光测距仪的结构、测试原理和方法，该方法将激光测距技术和测角技术相结合，对传统的脉冲激光测距仪进行了改造。设计加装了2个可旋转的带有半导体激光器的手柄和1个测角仪，测角仪采用圆容栅传感器，不但可以方便测距并可以测角等，使仪器的测距方法得到改善并扩大使用功能。关键词传感器；激光测距；测角；圆容栅中图

2、分类号P225．2OCIS280．3400140．3460文献标识码AResearchonNewPortableLaserRangefinderWangGangSunLingyuWangWeiningZhuNanFengLichun(PhysicsDepartment，CapitalNorrealUniversity，BeUi'ng100048，Chi?ha)AbstractThestructure，workingtheoryandusingmethodofanewlaserrangefinder，arein

3、troduced．Thenewlaserrangefindercannotonlywellcombinethedistance．-measuringtechnologywiththeangle．measuringtechnologybutalsoaddtworotatinghandleswithsemiconductinglaserdeviceandonegoniometer．Thegoniometerappliesthetheoryofcirclegrid—capacitancesensortomakeit

4、easierfordistanceandangle—measuringandmorepracticalinuse．Keywordssensors；laserranging；anglemeasuring；circlegrid—capacitance1引言激光测距仪的测距方式一般有两种：一是脉冲法，即通过记录激光在测距仪与测量物体间往返的时问，实现测距；二是相位法，即通过测量经调制的激光往返测线一次所产生的相位延迟，换算出光经往返测线所需的时间，实现测距。脉冲法测距的系统较为简单，不需要合作对象，应用数字插人法测

5、量时间间隔，可以使测距精度达到4-1mm，并且线性好，因此其综合性能最佳。目前应用的激光测距仪，根据测量仪器到反射体之间的距离并用勾股定理处理数据，实现测量平面上两点间距离的功能。但因为测量中需要移动测量仪，容易引起较大的误差，此外其测试功能比较单一，使得测距仪的应用受到局限。本文在已有的脉冲测距系统上设计加装一对带有半导体激光器的可转动手柄和一个测角仪，试图改善测量方法并扩大仪器的使用功能。2新型便携式激光测距仪的结构、原理与应用2．1结构新型便携式激光测距仪由仪器主体结构和左右两个手柄组成。手柄顶端分别安

6、有一个用于定位的半导体激光器。手柄可以绕着手柄底端连接仪器主体的轴转动，两手柄夹角最大值为270。。每个手柄轴连接一个测角仪。图1为新型测距仪的结构框图，仪器的整体结构由测距仪、测角仪、运算器、电源、显示面板和控制面板6部分组成。测距仪采用激光脉冲法测距，激光器选用半导体激光器。将脉冲自触发技术、恒比值时点判别技术以及光路系统误差修正技术相结合，可实现高精度时间测量，测距误差为±1ITIiTI。收稿日期：2010—03—01；收到修改稿日期：201004—2O基金项目：国家大学生创新性实验计划(0810028

7、07)和首都师范大学实验室开放基金资助课题。作者简介：王刚(1987一)，男，本科，主要从事光电工程方面的研究。E—mail：sohuk—c@sohu．corn导师简介：王卫宁(1957)，女，副教授，硕士生导师，主要从事实验物理和激光物理教学以及太赫兹光谱与成像等方面的研究。E—mail：wwn—phi,r@mail．cnu．edu．cn(通信联系人)07280】一]、＼激光与电子学进展WWW．opticsjourna1．net测角仪采用圆容栅传感器设计。圆容栅的动栅盘上贴有面积、形状相同的扇形发射电极，如

8、图2(a)所示，在动栅盘的外围是接收电极。动栅盘中央的小圆用作轴孔，用来安装动栅盘和定栅盘。设计中没有将发射电极延伸到动栅盘中心，是为了避免在发射电极的实际加工过程中造成困难，同时也避免在电极成品中产生较大的误差。。图1测距仪的结构图图2动栅盘(a)与定栅盘(b)结构示意图Fig．1StructurediagramofrangefinderFig．2Schematicdiagramofmovingg