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专利号: 202011327987X
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种透雾霾激光测距系统,其特征是,该系统包括信号发生器(1)、线偏振激光器(2)、扩束镜(3)、多个偏振物镜(4),等长光纤束(5),阵列单光子探测器(6)、并行处理单片机(7)、计时芯片(8)与计算单片机(9)组成;

所述信号发生器(1)分别与线偏振激光器(2)和计时芯片(8)连接;

所述线偏振激光器(2)在多个偏振物镜(4)中心位置,扩束镜(3)与线偏振激光器(2)同轴设置,线偏振激光器(2)中心与多个偏振物镜(4)每个口径中心等距;

所述多个偏振物镜(4)后方与等长光纤束(5)前端相连,入射光将耦合进光纤,等长光纤束(5)后端接入阵列单光子探测器(6),阵列单光子探测器(6)的每一个接入光纤的像元对应的输出引脚均接入并行处理单片机(7),并行处理单片机(7)的输出端接入计时芯片(8),计时芯片(8)输出端接入计算单片机(9);

信号发生器(1)产生的脉冲或连续信号,一部分输入计时芯片(8)作为计时的起始信号或者对比信号,一部分输入线偏振激光器(2),线偏振激光器(2)根据信号发出激光,扩束镜(3)对发出激光扩束、多个偏振物镜(4)接收激光回波并耦合进等长光纤束(5),等长光纤束(5)将每个物镜接收的回波传输至阵列单光子探测器(6)对应的像元,每根光纤对应阵列单光子探测器(6)的一个像元,阵列单光子探测器(6)每个连接光纤的像元引脚与并行处理单片机(7)输入端相连,并行处理单片机(7)输出信号接入计时芯片(8),计时芯片(8)通过计算信号发生器(1)信号与并行处理单片机(7)信号的得到时间差△t,计算单片机(9)根据时间差△t产生距离值L,依据为公式:L=△tc/2,c为光速。

2.根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述线偏振激光器(2)的电场振动方向与多个偏振物镜(4)电场振动方向相同。

3.根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述线偏振激光器(2)为532nm、903nm、1064nm或者1550nm线偏振激光器,可根据信号发生器产生的信号输出脉冲激光或者调制的连续激光。

4.根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述扩束镜(3)对激光扩束后的发散角与多个偏振物镜(4)接收视场角间存在长度至少50m的不重叠区域,作为后向散射回避区。

5.根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述多个偏振物镜(4)的子口径数量根据探测条件而定,数量大于等于2。

6.根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述等长光纤束(5)汇聚一端每一根光纤与阵列单光子探测器(6)像元对应。

7. 根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述阵列单光子探测器(6)像素规模为1×4 、1×8、1×16、4×4或者1×32,依据多个偏振物镜(4)数量而定,响应时间抖动小于10ps。

8.根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述并行处理单片机(7)型号为at89c52rc。

9.根据权利要求1所述的一种透雾霾激光测距系统,其特征在于,所述计时芯片(8)型号为stm32f103c8t6。

10.一种透雾霾激光测距方法,其特征是,该方法包括以下步骤:步骤1,信号发生器(1)产生的信号,一部分输入计时芯片(8)作为计时的起始信号或者对比信号,一部分输入线偏振激光器(2)作为驱动信号;

步骤2,线偏振激光器(2)根据信号发出激光,线偏振激光器(2)产生的线偏振激光经过扩束镜(3)扩束后照向目标;

步骤3,激光照在烟尘雾霾分子后会产生后向散射光,激光照在目标后会产生漫反射光,偏振角与多个偏振物镜(4)相同的目标反射光进入多个偏振物镜(4);

步骤4,多个偏振物镜(4)接收的反射光经过等长光纤束(5)到达阵列单光子探测器(6)对应的像元,阵列单光子探测器(6)与多个偏振物镜(4)对应的像元接收入射光产生电信号;

步骤5,电信号进入并行处理单片机(7),多路同时的信号可使并行处理单片机(7)输出信号;

步骤6,信号发生器(1)产生的信号与并行处理单片机(7)输出信号先后进入计时芯片(8),计时芯片(8)得出时间差,时间差信号进入计算单片机(9),计算单片机(9)根据公式:L=△tc/2计算出距离值。