一种激光测距机测距能力验证的方法与流程

1.本发明涉及测距机性能测试技术领域，尤其涉及一种激光测距机测距能力验证的方法。


背景技术：

2.激光测距机具有体积小、操作简单及测量精度高等优点，其广泛应用于军事、科学技术、生产和建设等各个方面。目前，对激光测距机的测程进行验证时，需选择合适天气在室外建立一个模拟目标，然后对该目标进行测距，若检测出的距离与实际距离相符，则验证合格。激光测距机直接对目标验证的测距能力受瞄准精度、场地、天气、大气能见度等多方面的影响和限制，不易随时进行验证，验证效率低，会导致激光测距机的验收、交付受到影响，从而影响生产效率。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种激光测距机测距能力验证的方法，其极大地减少了测试需要的场地，使得激光测距机的测距能力验证在室内即可进行，不受室外瞄准精度、场地、天气、大气能见度等的影响，进而提高了生产效率；本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种激光测距机测距能力验证的方法，包括以下步骤：步骤一：安装好激光测距机、接收系统和远距测试发射系统；步骤二：激光测距机的发射端发射出第一激光脉冲至接收系统；步骤三：接收系统接收到第一激光脉冲信号后，以接收到的第一激光脉冲信号强度为基准，在设定的第二延时期间按照激光脉冲传播过程中的衰减幅度逐步降低预定发射功率以模拟第一激光脉冲信号在一定距离内的衰减，控制远距测试发射系统按照降低后的预定发射功率向激光测距机发射第二激光脉冲，根据激光测距机是否反馈距离测量值判断其是否能够满足该模拟距离的测距；步骤四：调整第二延时的设定值，并重复步骤二和步骤三，直至确定激光测距机的最大测程。
4.有益效果：通过激光脉冲的多次反射及设定的延时，极大地减少了测试需要的场地；同时本发明使得激光测距机的测距能力验证在室内即可进行，不受室外瞄准精度、场地、天气、大气能见度等的影响，进而提高了生产效率；远距测试发射系统发射出的激光脉冲的功率和延时可以调节，可以模拟出不同测程的激光测距，测距验证覆盖范围广，通过远距测试发射系统可得出激光测距机的实际最大测程。
5.进一步的，所述接收系统包括光电探测器和与光电探测器电连接的接收电路，所述光电探测器用于将接收到的激光脉冲信号转化为电信号，所述接收电路电连接有控制系统。
6.进一步的，步骤二之后，接收系统接收到第一激光脉冲信号后，以接收到的第一激
光脉冲信号强度为基准，在设定的第三延时期间按照激光脉冲传播过程中的衰减幅度逐步降低预定发射功率以模拟第一激光脉冲信号在一定距离内的衰减，控制近距测试发射系统按照降低后的预定发射功率发射第三激光脉冲，第三激光脉冲经多次反射后被激光测距机中的接收端接收，激光测距机反馈测量值，将此测量值与实际距离理论值对比，即可得知激光测距机的近距测距的精度。
7.有益效果：通过近距测试发射系统可得知激光测距机的近距测距的精确度，测量方便，不受场地限制。
8.进一步的，安装好反射组件和焦点组件，第一激光脉冲经反射组件反射之后被焦点组件接收并反射至反射组件，经反射组件再次反射后的第一激光脉冲最终被接收系统接收。
9.进一步的，所述控制系统内依次设有延时电路和发射功率调节电路，远距测试发射系统和近距测试发射系统分别与发射功率调节电路电连接，接收系统接收到第一激光脉冲信号后会驱动延时电路启动，从而通过延时电路和发射功率调节电路来调节远距测试发射系统或近距测试发射系统发射出的激光脉冲的延时时间和功率。
10.有益效果：通过延时电路和发射功率调节电路可预先设置远距测试发射系统或远距测试发射系统发射出的激光脉冲的延时时间和功率，且设定值修改方便。
11.进一步的，所述控制系统内设有比较器，所述比较器与延时电路电连接以调节延时电路的相关参数，所述激光测距机与比较器电连接。
12.有益效果：比较器发出信号给延时电路，延时电路自动调节相关参数，与延时电路相连的发射功率调节电路根据延时电路的相关参数调节其参数，从而自动调节远距测试发射系统发射出的激光脉冲的延时时间和功率，调节便捷准确，不需手动调节。
13.进一步的，所述反射组件包括竖向的固定支座和安装在固定支座上的牛顿镜，所述牛顿镜竖向设置，牛顿镜用于反射其上汇入的激光脉冲。
14.进一步的，所述焦点组件包括小孔光阑和全反镜，第一激光脉冲经牛顿镜反射后汇聚至小孔光阑处，再透过小孔光阑被全反镜反射。
15.进一步的，所述远距测试发射系统包括驱动电路和与驱动电路电连接的激光二极管，所述驱动电路与发射功率调节电路电连接，所述激光二极管能够发出脉冲激光。
16.有益效果：激光二极管体积小、重量轻、耗电低、驱动电路简单、调制方便、耐机械冲击以及抗震动。
17.进一步的，激光测距机中的发射端发出的第一激光脉冲经过衰减片之后才被反射组件反射，第二激光脉冲或第三激光脉冲在被激光测距机中的接收端接收之前同样需经过衰减片，所述衰减片用于模拟大气对激光的衰减作用。
18.有益效果：衰减片可模拟大气对激光的衰减作用，通过改变衰减片的数量可调节衰减量，进而模拟不同的测程。
附图说明
19.图1为本发明实施例1中使用的设备整体示意图；图2为图1中除去防护罩和工作台支腿的结构示意图；图3为本发明实施例1中使用的设备的部分结构示意图；
图4为图3的正视示意图；图5为本发明实施例1的接收系统的结构示意图；图6为本发明实施例1的远距测试发射系统的结构示意图；图7为本发明实施例1的焦点组件的结构示意图；图8为本发明实施例1的衰减片支架和衰减片盒的结构示意图；图9为本发明实施例1的反射组件的结构示意图；图10为图9的a
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a向剖视示意图；图11为本发明实施例1的控制系统的控制框图；图12为本发明实施例1的模拟激光光束发射与接收的示意图。
20.图中标记：1、工作台，2、防护罩，3、控制面板，4、反射组件，41、固定支座，42、安装块，43、牛顿镜，44、压片，5、激光测距机，6、远距测试发射系统，61、驱动电路，62、激光二极管，63、发射光学系统，64、发射壳体，7、焦点组件，71、全反镜，72、小孔光阑，73、安装座，74、发光二极管，75、后罩，8、接收系统，81、接收电路，82、光电探测器，83、接收光学系统，84、接收壳体，85、滤光片，9、近距测试发射系统，10、衰减片盒，11、衰减片支架，12、方位俯仰台，13、支架，14、观瞄镜，15、衰减片，16、模拟激光光束。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。需要说明的是，所描述的实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于该实施例，凡是依据本发明的技术实质对该实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为暗示这些实体或操作之间存在这种关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”等不仅包括所提及的那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。术语“顶”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所描述的方位或位置关系，不暗示必须具有特定的方位，不能理解为对本发明的限制。
23.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
24.本发明的实施例1：一种激光测距机测距能力验证的方法，使用该方法的设备如图1
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11所示，包括用于安装激光测距机5的支架13、设在支架13一侧位置处的反射组件4、焦点组件7、接收系统8、远距测试发射系统6、近距测试发射系统9、衰减片支架11和控制面板3。
25.所述焦点组件7、接收系统8、远距测试发射系统6和近距测试发射系统9均位于支架13和反射组件4之间。反射组件4安装在工作台1上，支架13、衰减片支架11、远距测试发射系统6、焦点组件7和接收系统8依次安装在底板上，所述底板安装在工作台1上，底板与反射组件4之间具有一定的距离。控制面板3安装在底板上靠近支架13位置处，近距测试发射系统9安装在底板上靠近接收系统8位置处。工作台1上底板外方和反射组件外方位置处分别设有防护罩2，防护罩2用于保护内部结构免受碰撞，使设备内部保持洁净，同时避免杂光干扰。
26.激光测距机5包括本体、发射端和接收端，发射端用于发射激光脉冲，接收端用于
接收激光脉冲。激光测距机5与支架13之间的连接方式为可拆卸连接，支架13下面还设有方位俯仰台12，方位俯仰台12通过安装支座安装在底板上，方位俯仰台12可通过其上的水平和竖直调节旋钮来进行水平和竖直方向的角度调整，从而调节激光测距机5的位置。支架13上激光测距机5一侧位置处还设有观瞄镜14，观瞄镜14与激光测距机5的发射端同轴。
27.衰减片支架11包括上安装架和下安装架，所述上安装架和下安装架均为半圆管状结构，两者可盖合为整个圆管状结构，上安装架铰接在下安装架上，上安装架和下安装架上均开有多个半圆环结构的卡槽。衰减片支架11上还设有衰减片盒10，衰减片盒10用于存储多个衰减片15。衰减片15使用时，从衰减片盒10内拿出，再打开上安装架，将衰减片15插入下安装架上的卡槽内，之后盖合上安装架即可。衰减片15可模拟大气对激光的衰减作用，通过改变衰减片15的数量可调节衰减量，进而模拟不同的测程。
28.反射组件4包括竖向的固定支座41、安装块42、压片44和牛顿镜43，安装块42竖向设在固定支座41上，安装块42内开有台阶孔，牛顿镜43安装在台阶孔内，压片44可拆卸连接在安装块42上远离固定支座41的一侧，压片44位圆环状结构，压片44用于压紧牛顿镜43，避免牛顿镜43从安装块42内脱离。牛顿镜43为牛顿式反射镜，其为球面反射凹面镜，焦距为1000mm，牛顿镜43用于反射其上汇入的激光脉冲。
29.焦点组件7用于接收并发射从反射组件4反射出的激光脉冲，焦点组件7包括小孔光阑72和全反镜71，小孔光阑3规格为φ0.5mm。全反镜71为平面镜，激光测距机5、远距测试发射系统6和近距测试发射系统9发出的特定激光波段的激光都可被全反镜71全反射，且全反镜71可透过白光。小孔光阑72和全反镜71都安装在安装座73上，安装座73竖向设置在底板上，安装座73上还设有后罩75，后罩75内设有发光二极管74，后罩75用于保护发光二极管74。发光二极管74用于发射出发光，其发出的白光透过全反镜71后，使小孔光阑72成为亮点，便于观瞄镜14对准。后罩75、小孔光阑72和全反镜71在安装座73上的安装顺序依次为小孔光阑72、全反镜71和后罩75。验证过程中，激光测距机5的发射端发出的第一激光脉冲经牛顿镜43反射后汇聚至小孔光阑72处，再透过小孔光阑72被全反镜71反射。
30.接收系统8可接收经反射组件4、焦点组件7和反射组件4的三次反射后的激光测距机5中的发射端发出的第一激光脉冲，接收系统8包括接收壳体84、设在接收壳体84一端的接收电路81、与接收电路81电连接的光电探测器82和设在接收壳体84内的接收光学系统83，所述接收壳体84内远离光电探测器82的一端还设有滤光片85。所述接收光学系统83会对进入接收壳体84内的第一激光脉冲进行整形和聚焦，使第一激光脉冲汇聚至光电探测器82处。所述光电探测器82选用雪崩光电二极管，其用于将接收到的激光脉冲信号转化为电信号，并发送至接收电路81。
31.所述控制面板3内设有控制器，所述接收系统8与控制系统电连接，所述控制系统内依次设有采样电路、延时电路和发射功率调节电路，远距测试发射系统6和近距测试发射系统9分别与发射功率调节电路电连接。接收系统8接收到第一激光脉冲信号后会驱动采样电路启动，进而采样电路驱动延时电路启动，延时电路工作之后，发射功率调节电路启动，从而调节远距测试发射系统6或近距测试发射系统9发射出的激光脉冲的功率和延时时间。发射功率调节电路的相关参数根据延时电路的参数改变而改变，对应的延时时间越长，则发射功率值越小。
32.激光测距机5装配完成后，会根据自身的相关参数和实际大气环境等得出估算最
大测程，根据估算最大测程及本实施例中牛顿镜43、全反镜71和光电探测器82的位置信息，可得出在模拟估算最大测程时需要的第二延时，以接收系统8接收到的第一激光脉冲信号强度为基准，结合第二延时，可得出第二激光脉冲的预定发射功率。此第二延时即为设定的第二延时。近距测试发射系统9工作时的第三延时时间范围为0~设定的第二延时。
33.控制系统内还设有比较器，所述比较器与延时电路电连接以调节延时电路的相关参数，所述激光测距机5与比较器电连接，控制面板3上还设有多个控制按键，可通过控制按键手动调节发射功率调节电路与远距测试发射系统6和近距测试发射系统9其中一个连通电连接。控制面板3上还设有重新开始按键，用于远距测试时的再次验证。
34.远距测试发射系统6包括发射壳体64、设在发射壳体64一端的驱动电路61、与驱动电路61电连接的激光二极管62和设在发射壳体64内的发射光学系统63，所述驱动电路61与发射功率调节电路电连接，所述激光二极管62能够发出激光脉冲，发射光学系统63用于对激光二极管62发出的激光脉冲进行整形和发散。
35.近距测试发射系统9的结构与远距测试发射系统6的结构相同，区别在于近距测试发射系统9工作时其启动的第三延时时间小于远距测试发射系统6启动的第二延时时间，近距测试发射系统9发出的第三激光脉冲的预定发射功率大于远距测试发射系统6发出的第二激光脉冲的预定发射功率。远距测试发射系统6或近距测试发射系统9安装时的位置，需能保证其发射的激光脉冲经牛顿镜43反射后刚好汇聚在小孔光阑72处。
36.远距测试发射系统6或近距测试发射系统9发射出的激光脉冲经过反射组件4、焦点组件7和反射组件4的三次反射后最终会被激光测距机5中的接收端接收，且激光测距机5会反馈测量值，根据测量值的有无及大小即可得知激光测距机5的测距能力。图12表示控制系统控制远程测试发射系统6工作时，模拟激光光束16发射与接收的示意图，所述模拟激光光束16包括模拟第一激光脉冲和模拟第二激光脉冲。
37.本方法的具体实施步骤为：步骤一：将观瞄镜14和激光测距机5的发射端发射出的第一激光脉冲调试同轴后固定到方位俯仰台12上；步骤二：通过观瞄镜14观察小孔光阑72在牛顿镜43中所成像的位置，调整方位俯仰台12，使观瞄镜14的十字叉丝与小孔光阑72中心重合；步骤三：激光测距机5中的发射端发射出第一激光脉冲，所述第一激光脉冲经牛顿镜43反射之后汇聚在小孔光阑72处，透过小孔光阑72的激光脉冲经由全反镜71反射再次被牛顿镜43反射，最终被接收系统8接收；步骤四：接收系统8接收到第一激光脉冲之后，光电探测器82会将光信号转化为电信号，并发送至接收电路81，之后接收电路81发送信号至采样电路，从而通过延时电路和发射功率调节电路控制远距测试发射系统6工作，即可在设定的第二延时之后，控制远距测试发射系统6发射出预定发射功率的第二激光脉冲，第二激光脉冲经反射组件4、焦点组件7和反射组件4的三次反射后被激光测距机5中的接收端接收；步骤五：一定时间之后，可根据激光测距机5是否反馈测量值来验证其测距能力；若激光测距机5反馈测量值，则说明激光测距机5的测距能力可以达到显示的测量值，此时比较器不工作；按下控制面板3的重新开始按键，此时延时电路的参数调节以增大第二延时，之后重复步骤三和四，直至激光测距机5未反馈测量值，则激光测距机5最后一次反馈的
测量值即为实际最大测程；若激光测距机5未反馈测量值，则比较器工作发送信号给延时电路，延时电路的参数调节以减小第二延时，从而调整远距测试发射系统6发射出的第二激光脉冲功率及第二延时时间，并重复步骤二和三，直至激光测距机5反馈测量值，此时显示的测量值即为激光测距机5的实际最大测程；步骤三之后，接收系统8接收到第一激光脉冲信号后，可通过延时电路和发射功率调节电路控制近距测试发射系统9工作，即可在设定的第三延时之后，控制近距测试发射系统9发射出预定发射功率的第三激光脉冲，第三激光脉冲经反射组件4、焦点组件7和反射组件4的三次反射后被激光测距机5中的接收端接收，激光测距机5反馈测量值，将此测量值与实际距离理论值对比，即可得知激光测距机5的近距测距的精度。
38.其中激光测距机5反馈的测量值为其上显示的测出的距离数值。近距测距时，实际距离理论值的计算方法为：延时时间乘以光速加上激光脉冲在设备内走过的距离，其所得数值的一半即为实际距离理论值。其中激光在设备内走过的距离为第一激光脉冲和第三激光脉冲在设备内走过的距离之和。激光测距机5反馈的测量值与实际距离理论值的差值即为激光测距机5的近距测距的精度，其值越小，则精度越高。
39.本发明的实施例2：本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中发射壳体内远离激光二极管的一端还设有发射衰减片，以调节远距测试发射系统发射出的激光脉冲的能量的大小。
40.本发明的实施例3：本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中确定远距测试发射系统或近距测试发射系统的安装位置时，可用测试卡观察光斑位置，从而调整远距测试发射系统或近距测试发射系统，使其发射的激光脉冲经牛顿镜反射后刚好汇聚在小孔光阑处。
41.本发明的实施例4：本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中步骤三之后先进行的是远距测试，远距测试完成之后再进行近距测试。本实施例中步骤三之后先进行近距测试，近距测试完成之后再进行远距测试。