一種自動(dòng)測(cè)相裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種自動(dòng)測(cè)相裝置，包括擴(kuò)角模塊和檢相模塊，擴(kuò)角模塊的輸出連接檢相模塊。所述擴(kuò)角模塊由D觸發(fā)器構(gòu)成，其脈沖信號(hào)輸入端接收的是參考信號(hào)，輸出端連接檢相模塊。所述檢相模塊包括第一D觸發(fā)器、第二D觸發(fā)器和一個(gè)帶施密特特性的與非門，所述第一D觸發(fā)器的脈沖信號(hào)輸入端連接擴(kuò)角模塊D觸發(fā)器的正相位輸出端，所述第二D觸發(fā)器的脈沖信號(hào)輸入端接收測(cè)距信號(hào)，其R輸入端連接所述第一D觸發(fā)器的正相位輸出端，第二D觸發(fā)器的反相位輸出端同時(shí)連接與非門的一個(gè)輸入端和第一D觸發(fā)器的R輸入端。本發(fā)明專利技術(shù)通過擴(kuò)角測(cè)相的解決方案，實(shí)現(xiàn)不論大小角都是在360°附近檢相，對(duì)720°周期來說，都不屬易于出錯(cuò)的大小角度檢相，而是中等角檢相。

Automatic phase measuring device

The invention provides an automatic phase measuring device, which comprises an angle enlarging module and a phase detecting module, wherein the output of an angle enlarging module is connected with a checking module. The expansion angle module is composed of an D trigger, and the input end of the pulse signal receives a reference signal, and the output end is connected with a phase detecting module. The phase detection module includes the first second D flip-flop, D flip-flop and a Schmidt with characteristics of NAND gate, pulse signal input to the first ends of D trigger positive phase output connection module expanding angle ends of D trigger pulse signal, the second input ends of D trigger received ranging signal, its input end is R the phase output is connected with the first ends of D trigger, R trigger input second D anti phase output end connected at the same time a NAND gate input terminal and first D trigger. The present invention test solution phase by expanding angle, realize regardless of the size of angle is near 360 degrees to 720 degrees phase detection, cycle, not the size of the angle error prone phase detection, but the medium angle detecting phase.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種自動(dòng)測(cè)相裝置
本專利技術(shù)屬于線性尺寸測(cè)量
，具體涉及一種激光自動(dòng)測(cè)相裝置，用于目標(biāo)物體到測(cè)量裝置之間的絕對(duì)距離的測(cè)量。
技術(shù)介紹
相位法激光測(cè)距技術(shù)是通過測(cè)量調(diào)制激光在待測(cè)距離間飛行引起的相位變化來測(cè)量距離的。測(cè)距系統(tǒng)通過檢測(cè)發(fā)射信號(hào)的初相位和接收信號(hào)的初相位進(jìn)行比較，然后得到被測(cè)目標(biāo)與測(cè)距系統(tǒng)之間的距離值。電磁波測(cè)距的基本原理是利用電磁波在空氣中傳播的速度為已知這一特性，測(cè)定電磁波在被測(cè)距離上往返傳播的時(shí)間來求得距離值。如圖1所示，置于A點(diǎn)的儀器，發(fā)射出電磁波，被B點(diǎn)的反射器返回并為A點(diǎn)的儀器接收。設(shè)電磁波在AB距離上往返傳播的時(shí)間為t2D，則距離D可寫為：式中，c為電磁波在空氣中的傳播速度，約為3×108m/s。只要能精確的求出電磁波往返傳播時(shí)間t2D，則可按式(1)求出距離D,設(shè)頻率f為的調(diào)制光波，在待測(cè)距離AB上往返傳播的時(shí)間為t2D，其相移為Φ，圖2為其波形展開圖。設(shè)在起始時(shí)刻t1發(fā)射的調(diào)制光光強(qiáng)為I1＝Asin(ωt1+φ0)接收時(shí)刻調(diào)制光強(qiáng)為則接收與發(fā)射時(shí)刻的相位差將式(2)代入式(1)則得：式(3)為相位法測(cè)距的基本公式。相位法測(cè)距原理如圖9所示，相位法測(cè)距系統(tǒng)中將正弦信號(hào)一個(gè)周期Φ稱為一把測(cè)尺，測(cè)尺長度記為L。假定f＝15MHz，則對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長度為L＝10m。此時(shí)，對(duì)測(cè)尺長度進(jìn)行m份細(xì)分，將得到測(cè)距信號(hào)的分辨率。例如對(duì)10m測(cè)尺進(jìn)行10000份(m＝10000)的細(xì)分，將得到測(cè)距分辨率為1mm。相位法測(cè)距系統(tǒng)將發(fā)射信號(hào)er作為參考信號(hào)，與測(cè)距返回的接收信號(hào)em(以下稱為測(cè)距信號(hào))進(jìn)行相位比較得到相位差△φ＝er-em，在這個(gè)相位差中用時(shí)基脈沖進(jìn)行填充脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為n，得到的數(shù)值即可以換算成距離值。換算公式為：例如，測(cè)尺長度為L＝10m，測(cè)距信號(hào)一個(gè)周期被降頻到1.5KHz，時(shí)基脈沖信號(hào)為15MHz，對(duì)測(cè)距信號(hào)細(xì)分為10000分頻，即m＝10000，則測(cè)距分辨率為1mm。假設(shè)填充脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)值n＝200，則此時(shí)對(duì)應(yīng)的相位差△φ＝er-em＝7.2°，換算成距離值為D＝200mm。現(xiàn)有技術(shù)采用發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)相位直接比對(duì)的方法，在自動(dòng)數(shù)字測(cè)相過程中，由于相位計(jì)的分辨率有一定的限度，以及電路噪聲、背景噪聲的影響等，當(dāng)距離差接近0°(小角度)或360°(大角度)時(shí)，可能出現(xiàn)錯(cuò)誤測(cè)相。其表現(xiàn)形式，或是偏離正確值或是顯示數(shù)字亂跳，離散很大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)旨在提出一種自動(dòng)測(cè)相裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)在測(cè)量相位差時(shí)由于出現(xiàn)相位差較大(大角度)或較小(小角度)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)的測(cè)相錯(cuò)誤，或者測(cè)相不準(zhǔn)確的問題。出現(xiàn)錯(cuò)誤測(cè)相的原因分析：1、檢相計(jì)分辨率有限引起的錯(cuò)誤檢相圖3為小角度測(cè)量情況，有參考信號(hào)er和測(cè)距信號(hào)em的下降沿檢相可得到但由于相位計(jì)本身分辨率有限，如RS觸發(fā)器有一定的工作速度，當(dāng)er下降沿2使相位計(jì)輸出為“1”的剎那，em的下降沿2又到來了，相位計(jì)應(yīng)翻1轉(zhuǎn)“0”，但RS觸發(fā)器來不及復(fù)位，信號(hào)就過去了，從而相位計(jì)仍為“1”，當(dāng)er下降沿3來到時(shí)才觸發(fā)，相位計(jì)變?yōu)椤?”，即出現(xiàn)圖3中的情況，小相位角變成了大相位角還有另一種情況，如圖6－4中E處，er下降沿4還來不及讓相位計(jì)置位(置“1”)，em信號(hào)4就來了，這是就可能丟一個(gè)相位方波，產(chǎn)生錯(cuò)誤，造成測(cè)相誤差。圖4為大角度測(cè)量情況。正常情況檢出相位方波而P處情況則不然，當(dāng)em下降沿3使相位計(jì)為“0”，er下降沿3立即來到，相位計(jì)來不及變“1”，仍保持“0”，從而就丟失了一個(gè)相位方波。圖中E處的情況則是：em的下降沿5來不及使相位計(jì)變“0”，er的下降沿5就使相位計(jì)為“1”，測(cè)出的相位從而多次出現(xiàn)錯(cuò)誤測(cè)相。2、電路噪聲和調(diào)制光在大氣中傳輸受大氣抖動(dòng)的影響，將使測(cè)距信號(hào)發(fā)生抖動(dòng)。當(dāng)相位方波是大小角度時(shí)，這種抖動(dòng)可能造成相位的大角度變成小角度，小角度變成大角度。分析方法同上，此處不再詳述。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種自動(dòng)測(cè)相裝置，包括擴(kuò)角模塊和檢相模塊，擴(kuò)角模塊的輸出連接檢相模塊。進(jìn)一步的，所述擴(kuò)角模塊由D觸發(fā)器構(gòu)成，其脈沖信號(hào)輸人端接收的是參考信號(hào)，輸出端連接檢相模塊。進(jìn)一步的，所述擴(kuò)角模塊選擇型號(hào)為74hc74的D觸發(fā)器。進(jìn)一步的，所述檢相模塊包括第一D觸發(fā)器、第二D觸發(fā)器和一個(gè)帶施密特特性的與非門，所述第一D觸發(fā)器的脈沖信號(hào)輸入端連接擴(kuò)角模塊D觸發(fā)器的正相位輸出端，所述第二D觸發(fā)器的脈沖信號(hào)輸入端接收測(cè)距信號(hào)，其R輸入端連接所述第一D觸發(fā)器的正相位輸出端，第二D觸發(fā)器的反相位輸出端同時(shí)連接與非門的一個(gè)輸入端和第一D觸發(fā)器的R輸入端；所述與非門的另一個(gè)輸入端連接時(shí)標(biāo)脈沖信號(hào)。進(jìn)一步的，所述第一D觸發(fā)器和第二D觸發(fā)器選擇由雙D觸發(fā)器CD4013實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)本申請(qǐng)?zhí)岢鰯U(kuò)角測(cè)相的解決方案，擴(kuò)角檢相將原來360°的檢相周期擴(kuò)展到720°，使原來在0°附近的小相位差加360°，就屬于中等角度檢相；而原來在360°附近的相角不變，也屬中等角檢相。因而從擴(kuò)角后檢相的效果來看，不論大小角都是在360°附近檢相，對(duì)720°周期來說，都不屬易于出錯(cuò)的大小角度檢相，而是中等角檢相。(2)擴(kuò)角測(cè)相的自動(dòng)測(cè)相裝置結(jié)構(gòu)簡答，設(shè)計(jì)合理，容易實(shí)現(xiàn)和推廣應(yīng)用。附圖說明構(gòu)成本專利技術(shù)的一部分的附圖用來提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，本專利技術(shù)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1為測(cè)距示意圖；圖2為相位法測(cè)距示意圖；圖3為小角度測(cè)相情況；圖4為大角度測(cè)相情況；圖5為小角度時(shí)擴(kuò)角檢相；圖6為大角度時(shí)擴(kuò)角檢相；圖7為本專利技術(shù)實(shí)施例所述自動(dòng)測(cè)相裝置的電路圖；圖8為本專利技術(shù)實(shí)施例所述自動(dòng)測(cè)相裝置的電路時(shí)序分析圖；圖9為相位法測(cè)距原理框圖。具體實(shí)施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術(shù)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本專利技術(shù)。本實(shí)施例自動(dòng)測(cè)相裝置，如圖7所示，包括擴(kuò)角模塊和檢相模塊，擴(kuò)角模塊的輸出連接檢相模塊；所述擴(kuò)角模塊由D觸發(fā)器構(gòu)成，其脈沖信號(hào)輸人端接收的是參考信號(hào)，輸出端連接檢相模塊，本實(shí)施例擴(kuò)角模塊選擇型號(hào)為74hc74的D觸發(fā)器；將發(fā)射信號(hào)或者接收信號(hào)頻率降低一半，進(jìn)行擴(kuò)角檢相；所述檢相模塊包括第一D觸發(fā)器、第二D觸發(fā)器和一個(gè)帶施密特特性的與非門，所述第一D觸發(fā)器的脈沖信號(hào)輸入端連接擴(kuò)角模塊D觸發(fā)器的正相位輸出端，所述第二D觸發(fā)器的脈沖信號(hào)輸入端接收測(cè)距信號(hào)，其R輸入端連接所述第一D觸發(fā)器的正相位輸出端，第二D觸發(fā)器的反相位輸出端同時(shí)連接與非門的一個(gè)輸入端和第一D觸發(fā)器的R輸入端；所述與非門的另一個(gè)輸入端連接時(shí)標(biāo)脈沖信號(hào)，所述與非門的輸出端連接計(jì)數(shù)器；所述檢相模塊用于頻率檢相，通過連接的計(jì)數(shù)器自動(dòng)填充脈沖計(jì)數(shù)。本實(shí)施例所述第一D觸發(fā)器和第二D觸發(fā)器選擇由雙D觸發(fā)器CD4013實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例的擴(kuò)角檢相將原來360°的檢相周期擴(kuò)展到720°，使原來在0°附近的小相位差加360°，就屬于中等角度檢相；而原來在360°附近的相角不變，也屬中等角檢相。因而從擴(kuò)角后檢相的效果來看，不論大小角都是在360°附近檢相，對(duì)720°周期來說，都不屬易于出錯(cuò)的大小角度檢相，而是中等角檢相。圖5為小角度情況，利用擴(kuò)角模塊的D觸發(fā)器將參考信號(hào)er和測(cè)距信本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自動(dòng)測(cè)相裝置，其特征在于：包括擴(kuò)角模塊和檢相模塊，擴(kuò)角模塊的輸出連接檢相模塊。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種自動(dòng)測(cè)相裝置，其特征在于：包括擴(kuò)角模塊和檢相模塊，擴(kuò)角模塊的輸出連接檢相模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)測(cè)相裝置，其特征在于：所述擴(kuò)角模塊由D觸發(fā)器構(gòu)成，其脈沖信號(hào)輸人端接收的是參考信號(hào)，輸出端連接檢相模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)測(cè)相裝置，其特征在于：所述擴(kuò)角模塊選擇型號(hào)為74hc74的D觸發(fā)器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)測(cè)相裝置，其特征在于：所述檢相模塊包括第一D觸發(fā)器、第二D觸發(fā)器和一個(gè)帶...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張志強(qiáng)，于旭東，林曉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中科和光天津應(yīng)用激光技術(shù)研究所有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津,12