一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀的制作方法

專利名稱:一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀，包括水下密封艙、激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、第一光學窗口、第二光學窗口、第三光學窗口、輸出接口、控制單元；水下密封艙的上部具有一凹槽，第二光學窗口和第三光學窗口可拆卸地安裝在所述凹槽左右側壁，兩光學窗口的中軸線重合；第一光學窗口可拆卸地安裝在水下密封艙的表面；輸出接口安裝在水下密封艙上；水體散射濁度傳感器安裝在第二光學窗口和第三光學窗口之間；激光測距模塊正對第一光學窗口；激光測距模塊和水體散射濁度傳感器均與控制單元相連，控制單元與輸出接口相連。本實用新型可用于不同濁度的水體的水下激光測距，有精度較高且可以實時自動校準的優點。
【專利說明】
一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種水下測距儀，特別是一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀。
【背景技術】
[0002]激光測距儀是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。相位式激光測距使用激光器向目標發射一束細激光，通過激光相位檢測元件接收反射的激光束，根據接收激光的相位延遲計算距離，其測量精度極高，一般為毫米級。
[0003]激光測距儀已經廣泛應用于陸上精密測距，其測距讀數與光傳播介質的折射率有關，而在水下測距中，不同水體的光學性質(如濁度不同)會使測距出現較大誤差，因此至今未有用于水下測距的激光測距儀。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型克服了普通激光測距儀所測距離受光傳輸介質折射率和水體光學性質影響的缺點，提供了一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的:一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀，用于測量所述水下激光測距儀與目標物體之間的距離，包括水下密封艙、激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、第一光學窗口、第二光學窗口、第三光學窗口、輸出接口、控制單元;其中，所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器和控制單元均安裝在水下密封艙內；所述水下密封艙的上部具有一凹槽，所述第二光學窗口和第三光學窗口可拆卸地安裝在所述凹槽左右側壁，兩光學窗口的中軸線重合;所述第一光學窗口可拆卸地安裝在水下密封艙的表面;所述輸出接口安裝在水下密封艙上;所述水體散射濁度傳感器安裝在第二光學窗口和第三光學窗口之間，用于測量水體的濁度值;所述激光測距模塊正對第一光學窗口，用于測量激光測距模塊與目標物體之間的距離;所述激光測距模塊和水體散射濁度傳感器均與控制單元相連，所述控制單元與輸出接口相連。
[0006]進一步地，所述激光測距模塊包括激光發射裝置和激光相位探測裝置;所述激光發射裝置的發射口正對第一光學窗口，其激光出射方向與第一光學窗口的中軸線重合;所述激光相位探測裝置用于測量反射激光相位，同時將發射激光頻率、相位及探測激光相位信息傳輸至控制單元。
[0007]進一步地，所述水體散射濁度傳感器包括驅動電路、光源、光電探測器、濾波電路、信號放大電路、模/數轉換電路、濁度計算模塊；其中，所述光源的發射口正對第二光學窗口，光電探測器正對第三光學窗口；所述驅動電路與光源相連，用于驅動光源;所述光電探測器、濾波電路、信號放大電路、模/數轉換電路和濁度計算模塊依次電連接;所述濁度計算模塊與控制單元相連。
[0008]進一步地，所述控制單元包括電源、控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊和顯示模塊;所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、輸出接口、控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊和顯示模塊均由電源供電；所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、數據采集模塊、數據處理模塊、顯示模塊和輸出接口均與控制模塊相連;所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、數據處理模塊均與數據采集模塊相連;所述激光測距模塊、水體散射濁度傳感器、數據存儲模塊、顯示模塊和輸出接口均與數據處理模塊相連;所述激光相位探測裝置和濁度計算模塊均與數據處理模塊相連。
[0009]本實用新型的有益效果是:由于采用水體散射濁度傳感器模塊定標、激光測距模塊測量到目標距離的機制，并結合數據處理算法，該系統能在不同光學特性的水體中快速獲取矯正系數，并通過矯正系數獲取無偏差測距讀數，因此本激光測距儀具有測量精度高、實時自動校準、使用范圍廣的優點。
【附圖說明】

[0010]圖1是水下激光測距儀的示意圖；
[0011]圖2是本發明控制單元的結構框圖；
[0012]圖中，水下密封艙1、激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、第一光學窗口4、第二光學窗口 5、第三光學窗口 6、輸出接口 7、控制單元8、目標物體9、激光發射裝置21、激光相位探測裝置22、驅動電路31、光源32、光電探測器33、濾波電路34、信號放大電路35、模/數轉換電路36、濁度計算模塊37。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0014]如圖1所示，本實用新型的可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀，包括水下密封艙1、激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、第一光學窗口 4、第二光學窗口 5、第三光學窗口6、輸出接口7、控制單元8;其中，所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3和控制單元8均安裝在水下密封艙I內；所述水下密封艙I的上部具有一凹槽，所述第二光學窗口 5和第三光學窗口 6可拆卸地安裝在所述凹槽左右側壁，兩光學窗口的中軸線重合;所述第一光學窗口 4可拆卸地安裝在水下密封艙I的表面;所述輸出接口 11安裝在水下密封艙I上;所述激光測距模塊2和水體散射濁度傳感器3均與控制單元8相連，所述控制單元8與輸出接口11相連。所述水體散射池度傳感器3安裝在第二光學窗口 5和第三光學窗口 6之間，用于測量水體的濁度值;所述激光測距模塊2用于測量激光測距模塊2與目標物體9之間的距離;所述激光測距模塊2包括激光發射裝置21和激光相位探測裝置22;所述激光發射裝置21的發射口正對第一光學窗口 5，其激光出射方向與第一光學窗口 5的中軸線重合。所述激光測距模塊2可以采用深圳激光測距之家公司的KLH-40型號的激光測距模塊，但不限于此。
[0015]所述水體散射濁度傳感器3包括驅動電路31、光源32、光電探測器33、濾波電路34、信號放大電路35、模/數轉換電路36、濁度計算模塊37;所述光源32的發射口正對第二光學窗口 5，光電探測器33正對第三光學窗口6;所述驅動電路31驅動光源32發射入射光，入射光經過第二光學窗口 5后垂直入射到水體中并發生散射，散射光透過第三光學窗口 6后再被光電探測器33接收;光電探測器33接收到的散射光強經過濾波電路34、信號放大電路35及模/數轉換電路36后得到散射光強值，最后將散射光強值輸入到濁度計算模塊37中獲得當前水體的濁度值;所述水體散射濁度傳感器3可以采用上海陸基機電科技有限公司的ZD-0001型號的水體散射濁度傳感器，但不限于此。
[0016]如圖2所示，所述控制單元包括電源、控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊和顯示模塊;所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、輸出接口 7、控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊和顯示模塊均由電源供電；所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、數據采集模塊、數據處理模塊、顯示模塊和輸出接口 11均與控制模塊相連;所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、數據處理模塊均與數據采集模塊相連;所述激光測距模塊2、水體散射濁度傳感器3、數據存儲模塊、顯示模塊和輸出接口11均與數據處理模塊相連;所述激光相位探測裝置22和濁度計算模塊37均與數據處理模塊相連;所述顯示模塊設有顯示窗口，所述顯示窗口嵌于水下密封艙I的上表面;所述激光發射裝置21發射頻率可變的激光光束，激光相位探測裝置22可精確測量反射激光相位，同時將發射激光頻率、相位及探測激光相位信息傳輸至數據處理模塊。
[0017]本實用新型的工作過程如下:
[0018]將本實用新型放置在水體中，水體散射濁度傳感器3的光源32發射入射光，入射光經過第二光學窗口 5后垂直入射到水體中并發生散射，散射光透過第三光學窗口 6后被光電探測器33接收;光電探測器33接收到的散射光強經過濾波電路34、信號放大電路35及模/數轉換電路36后得到散射光強值，最后將散射光強值輸入到濁度計算模塊37中獲得當前水體的濁度值，數據采集模塊采集水體散射濁度傳感器3的濁度值;激光發射裝置21發射頻率可變的激光光束，激光相位探測裝置22可精確測量反射激光相位，同時將發射激光頻率、相位及探測激光相位信息傳輸至數據處理模塊;兩個數據通過數據處理模塊得到目標物體9與測距儀的實際距離。
【主權項】
1.一種可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀，用于測量所述水下激光測距儀與目標物體(9)之間的距離，其特征在于，包括水下密封艙(I)、激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、第一光學窗口(4)、第二光學窗口(5)、第三光學窗口(6)、輸出接口(7)、控制單元(8);其中，所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)和控制單元(8)均安裝在水下密封艙(I)內；所述水下密封艙(I)的上部具有一凹槽，所述第二光學窗口(5)和第三光學窗口(6)可拆卸地安裝在所述凹槽左右側壁，兩光學窗口的中軸線重合;所述第一光學窗口(4)可拆卸地安裝在水下密封艙(I)的表面;所述輸出接口(11)安裝在水下密封艙(I)上;所述水體散射池度傳感器(3)安裝在第二光學窗口(5)和第三光學窗口(6)之間；所述激光測距模塊(2)正對第一光學窗口(5);所述激光測距模塊(2)和水體散射池度傳感器(3)均與控制單元⑶相連，所述控制單元⑶與輸出接□ (11)相連。2.根據權利要求1所述的可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀，其特征在于，所述激光測距模塊(2)包括激光發射裝置(21)和激光相位探測裝置(22);所述激光發射裝置(21)的發射口正對第一光學窗口(5)，其激光出射方向與第一光學窗口(5)的中軸線重合；所述激光相位探測裝置(22)與控制單元(8)相連。3.根據權利要求2所述的可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀，其特征在于，所述水體散射濁度傳感器(3)包括驅動電路(31)、光源(32)、光電探測器(33)、濾波電路(34)、信號放大電路(35)、模/數轉換電路(36)、濁度計算模塊(37);其中，所述光源(32)的發射口正對第二光學窗口(5)，光電探測器(33)正對第三光學窗口(6);所述驅動電路(31)與光源(32)相連;所述光電探測器(33)、濾波電路(34)、信號放大電路(35)、模/數轉換電路(36)和濁度計算模塊(37)依次電連接;所述濁度計算模塊(37)與控制單元(8)相連。4.根據權利要求3所述的可在不同水體中自動校準的水下激光測距儀，其特征在于，所述控制單元包括電源、控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊和顯示模塊；所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、輸出接口( 7)、控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊和顯示模塊均由電源供電；所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、數據采集模塊、數據處理模塊、顯示模塊和輸出接口(11)均與控制模塊相連;所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、數據處理模塊均與數據采集模塊相連;所述激光測距模塊(2)、水體散射濁度傳感器(3)、數據存儲模塊、顯示模塊和輸出接口(11)均與數據處理模塊相連;所述激光相位探測裝置(22)和濁度計算模塊(37)均與數據處理模塊相連。
【文檔編號】G01S17/48GK205720670SQ201620341014
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月20日
【發明人】宋宏, 楊萍, 張云菲, 方美芬, 曹權
【申請人】浙江大學, 杭州電子科技大學, 南京郵電大學, 杭州藍科光電科技有限公司, 銘典時代（北京）科技有限公司