单光路系统的测距装置的制作方法

本发明涉及光电测距技术领域，特别是涉及一种单光路系统的测距装置。

背景技术：

激光测距在激光雷达，建筑施工、工业传感器等领域广泛应用。激光测距仪器对测量精度要求很高，因此其电路的复杂程度与精密器件的需求也大大提高。环境因素如温度以及器件使用寿命对器件性能的影响进而导致器件产生的相位漂移，不可忽视。

以相位式测量为例，传统的，双光路系统的两个发光器件(如激光二极管)受光路的限制，安装位置存在一定的距离且其周围的散热空间不一样，通常存在较大的温差，导致两个发光器件的等效电阻不一样，从而使测距结果随温度的变化而变化，同时还存在光学系统复杂、结构体积大等缺点。而单光路系统中，因为只有一个发光单元，驱动电路不对称，发光单元对温度非常敏感，其阻抗值变化范围大，导致驱动电路的负载阻抗变化，驱动电路的静态工作点随负载阻抗的变化而变化，从而引起信号的相位和时延变化。因此传统的双光路、单光路系统的测距装置都无法消除电路系统的附加相移和时延，在工作温度范围内，测量结果随温度的变化大，精度差。

技术实现要素：

本申请提供一种单光路系统的测距装置，可以消除工作温度的变化对测距装置测量结果的影响，提高测量结果的稳定性和精度。

一种单光路系统的测距装置，所述装置包括：信号产生模块、信号发射模块、信号接收模块以及信号处理模块；

所述信号产生模块，用于产生第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号传输至所述信号发射模块，将所述第二电信号传输至所述信号接收模块；

所述信号发射模块与所述信号产生模块连接，用于对所述第一电信号进行补偿处理后转换为光信号，并将所述光信号以及补偿后的第一电信号传输至所述信号接收模块；

所述信号接收模块分别与所述信号产生模块以及信号发射模块连接，用于接收所述光信号的反射信号、所述第二电信号以及所述第一电信号，并根据所述反射信号、所述第二电信号形成第一混频信号以及根据所述第一电信号、第二电信号形成第二混频信号；

所述信号处理模块与所述信号接收模块连接，用于对接收的所述第一混频信号和所述第二混频信号进行处理以输出测量距离。

在一实施例中，所述信号发射模块包括驱动单元、发光单元和第一补偿单元；

所述第一电信号通过所述驱动单元以及发光单元传输至信号接收模块为第一路径；所述第一电信号通过所述驱动单元传输至信号接收模块为第二路径；

所述驱动单元分别与所述信号产生模块、所述第一补偿单元、所述发光单元和信号接收模块连接，用于接收所述第一电信号，并在所述第一路径与所述发光单元导通，在所述第二路径与所述第一补偿单元导通；

所述发光单元与所述信号接收模块连接，用于根据所述第一电信号产生光信号，并将光信号传输至信号接收模块；

所述第一补偿单元与所述信号接收模块连接，用于对所述第一电信号进行补偿处理。

在一实施例中，所述第一补偿单元包括电容、电阻、激光二极管或等效电阻值与所述发光单元的等效电阻值相等的电路，用于补偿所述第二路径的阻抗，以使所述第一路径和第二路径的阻抗相同。

在一实施例中，还包括第二补偿单元、第三补偿单元、第一开关单元和第二开关单元；

所述第一开关单元分别与所述驱动单元、所述第二开关单元和所述第二补偿单元连接，用于在所述第一路径时导通所述驱动单元与第二补偿单元之间的通路，在所述第二路径时导通所述驱动单元和第二开关单元之间的通路；

所述第二开关单元分别与所述第三补偿单元和所述信号接收模块连接，用于在所述第一路径时导通所述信号接收模块与所述第三补偿单元之间的通路，在所述第二路径时导通所述信号接收模块与所述第一开关单元之间的通路。

在一实施例中，还包括第三开关单元，所述驱动单元包括第一驱动单元和第二驱动单元；其中：

所述第一驱动单元与所述第一补偿单元连接，所述第二驱动单元与所述发光单元连接；

所述第三开关单元分别与所述信号产生模块、所述第一驱动单元和所述第二驱动单元连接，用于在所述第一路径时导通所述信号产生模块与所述第二驱动单元之间的通路，在所述第二路径时导通所述信号产生模块与所述第一驱动单元之间的通路。

在一实施例中，所述第一补偿单元包括反馈电路和补偿电阻；

其中：所述补偿电阻与所述第一驱动单元连接，用于补偿所述第一驱动单元的接入阻抗值；

所述反馈电路分别与所述第一驱动单元的输出端、所述第二驱动单元的输出端以及所述补偿电阻连接，用于根据所述发光单元的阻抗值调节所述补偿电阻的电阻值，以使所述补偿电阻的电阻值与所述发光单元的等效电阻值相等。

在一实施例中，所述第一补偿单元包括反馈电路和补偿电阻；

其中：所述补偿电阻与所述驱动单元连接，用于补偿所述驱动单元的接入阻抗值；

所述反馈电路分别与所述驱动单元的输出端以及所述补偿电阻连接，用于根据所述发光单元的等效电阻值调节所述补偿电阻的电阻值，以使所述补偿电阻的电阻值与所述发光单元的等效电阻值相等。

在一实施例中，还包括第四补偿单元；所述第三开关单元包括第四开关和第五开关；其中：

所述第四开关分别与所述信号产生模块和所述第一驱动单元连接，用于在所述第二路径时导通信号产生模块与所述第一驱动单元之间的通路；

所述第五开关分别与所述信号产生模块和所述第二驱动单元连接，用于在所述第一路径时导通所述信号产生模块与所述第二驱动单元之间的通路；

所述第四补偿单元分别与所述第四开关和第五开关连接，用于在所述第一路径接入所述第四开关，在所述第二路径接入所述第五开关。

在一实施例中，所述信号接收模块包括光电转换单元和混频单元；

所述光电转换单元，用于将所述光信号转换成第三电信号；

所述混频单元分别与所述光电转换单元和信号产生模块连接，用于对所述第二电信号、所述第三电信号进行混频以形成所述第一混频信号；还用于根据所述第一电信号、所述第二电信号进行混频以形成所述第二混频信号。

在一实施例中，所述信号处理模块包括滤波放大单元、分析单元和信号处理单元；

所述滤波放大单元与所述信号接收模块连接，用于对所述第一混频信号、所述第二混频信号进行滤波放大处理；

所述分析单元与所述滤波放大单元连接，用于对滤波放大后的所述第一混频信号、所述第二混频信号进行鉴频或鉴时分析，以输出所述第一混频信号与所述第二混频信号的相位差或时间差；

所述信号处理单元与所述分析单元连接，用于对接收到的所述相位差或所述时间差进行处理，以输出测量距离。

本申请实施例提供的测距装置，包括信号产生模块、信号发射模块、信号接收模块以及信号处理模块；所述信号产生模块，用于产生第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号传输至信号发射模块，将所述第二电信号传输至信号接收模块；所述信号发射模块与所述信号产生模块连接，用于对所述第一电信号转换为光信号以及对所述第一电信号进行补偿处理，将所述光信号以及补偿后的第一电信号传输至信号接收模块；所述信号接收模块分别与所述信号产生模块以及信号发射模块连接，用于接收所述第二电信号、所述第一电信号以及所述光信号的反射信号，并根据所述反射信号、所述第二电信号形成第一混频信号以及根据所述第一电信号、第二电信号形成第二混频信号；所述信号处理模块与所述信号接收模块连接，用于对接收的所述第一混频信号和所述第二混频信号进行处理以输出测量距离。该测距装置通过对第一电信号进行补偿处理，可以消除温度变化对测距装置内部电路系统的影响，提高测量结果的稳定性和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例提供的测距装置的结构示意图之一；

图2为一实施例提供的测距装置的原理框图；

图3为一实施例提供的测距装置的结构示意图之二；

图4为一实施例提供的图3中第一路径的结示意图；

图5为一实施例提供的图3中第二路径的结示意图；

图6为一实施例提供的测距装置的结构示意图之三；

图7为一实施例提供的测距装置的结构示意图之四；

图8为一实施例提供的测距装置的结构示意图之五；

图9为一实施例提供的测距装置的结构示意图之六；

图10为一实施例提供的测距装置的结构示意图之七；

图11为一实施例提供的测距装置的结构示意图之八；

图12为一实施例提供的测距装置的结构示意图之九；

图13为一实施例提供的测距装置的结构示意图之十一。

具体实施方式

为了便于理解本申请，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为一实施例提供的单光路系统的测距装置的结构框图，如图1所示，测距装置包括：信号产生模块100、信号发射模块200、信号接收模块300以及信号处理模块400；其中：

信号产生模块100，用于产生第一电信号和第二电信号，并将第一电信号传输至信号发射模块200，将第二电信号传输至信号接收模块300。

在一个实施例中，第一电信号可以为连续信号，例如可以是正弦信号、余弦信号等，信号产生模块100可以是振荡器、锁相环(phaselockedloop，pll)、直接数字式频率合成器(directdigitalsynthesizer，dds)以及其他产生同频且具有固定相位差的信号产生模块100。第二电信号是与第一电信号有固定频率差的电信号，第二电信号为连续信号。第一电信号为连续信号时，采用相位测距原理进行测距。

在一个实施例中，第一电信号可以为脉冲信号，信号产生模块100可以是脉冲发生装置以及其他与触发脉冲具有固定时间差的信号产生模块100。第一电信号为脉冲信号时，采用脉冲测距原理进行测距。

信号发射模块200与信号产生模块100连接，用于对所述第一电信号进行补偿处理后转换为光信号，并将所述光信号以及补偿后的第一电信号传输至所述信号接收模块；

本实施例中，第一路径为第一电信号转换为光信号后再传输至信号接收模块300的路径，第二路径为第一电信号直接传输至信号接收模块300的路径。信号发射模块200接收信号产生模块100产生的第一电信号，在第一路径将第一电信号转化为光信号，光信号发射至被测目标物体得到反射信号，反射信号反射至信号接收模块300。信号发射模块200在第二路径对所述第一电信号进行补偿处理，然后输出到信号接收模块300。

由于第一路径和第二路径的电路不对称(电路不平衡)，因此输出至信号接收模块300的信号(第一电信号和反射信号)出现的差别不仅仅是由于反射信号是第一电信号经过了被测目标物体导致，还有一部分差别是由于测距装置内部电子线路的不对称导致的，从而会造成测距结果的不准确。本实施例对第一电信号进行补偿处理，以消除由于电子线路内部导致的相移或时延差，使测量结果更加精确。

信号接收模块300分别与信号产生模块100以及信号发射模块200连接，用于接收第二电信号、第一电信号以及光信号的反射信号，并根据反射信号、第二电信号形成第一混频信号以及根据第一电信号、第二电信号形成第二混频信号。

信号处理模块400与信号接收模块300连接，用于对接收的第一混频信号和第二混频信号进行处理以输出测量距离。

本实施例提供的测距装置，包括信号产生模块100，用于产生第一电信号和第二电信号；信号发射模块200与信号产生模块100连接，用于对第一电信号转换为光信号以及对第一电信号进行补偿处理，将光信号以及补偿后的第一电信号传输至信号接收模块300；信号接收模块300分别与信号产生模块100以及信号发射模块200连接，用于接收第二电信号、第一电信号以及光信号的反射信号，并根据反射信号、第二电信号形成第一混频信号以及根据第一电信号、第二电信号形成第二混频信号；信号处理模块400与信号接收模块300连接，用于对接收的第一混频信号和第二混频信号进行处理以输出测量距离。该测距装置通过对第一电信号进行补偿处理，从而消除了温度变化对测距装置内部电路系统的影响，提高测量结果的稳定性和精度。

在一实施例中，如图1所示，信号发射模块200包括驱动单元201、发光单元202和第一补偿单元203；

驱动单元201分别与信号产生模块100、第一补偿单元203、发光单元202和信号接收模块300连接，用于接收第一电信号，在第一路径与发光单元202导通，在第二路径与第一补偿单元203导通；

发光单元202，与信号接收模块300连接，用于根据第一电信号产生光信号，并将光信号传输至信号接收模块300；

第一补偿单元203与信号接收模块300连接，用于对第一电信号进行补偿处理。

当驱动单元201接收到信号产生模块100传输的第一电信号后，选择输出至发光单元202或信号信号接收模块300，当驱动单元201与发光单元202导通时，驱动单元201驱动发光单元202发光，发光单元202将第一电信号转换为光信号发射至被测目标物体得到发射信号，反射信号传输至信号接收模块300。

在一实施例中，第一补偿单元203包括电容、电阻、激光二极管或与发光单元202等效阻抗相等的电路，对第一补偿单元203的具体形式本实施例不作限制，可以是单一器件、也可是多个器件组成的电路，第一补偿单元203的等效电阻值与发光单元202的等效电阻值近似相等即可。

在一个实施例中，驱动单元201可以为三极管，三极管的基极作为信号发射模块200的输入端，三极管的集电极与驱动单元201和发光单元202导通，三极管的发射极作为信号发射模块200输出端。发光单元202可以为激光二极管、led等发光器件，可以将电信号转化为光信号。

在一实施例中，第一电信号通过驱动单元201以及发光单元202传输至信号接收模块300为第一路径；第一电信号通过驱动单元201传输至信号接收模块300为第二路径；

第一补偿单元203用于补偿第二路径的阻抗，以使第一路径和第二路径的阻抗相同。测距装置中的每一模块和单元都有对应的等效输入阻抗，本申请中，定义信号产生模块100的输入阻抗为ze4(即信号源内阻)，信号接收模块300的输入阻抗为ze3，驱动单元201的输入阻抗ze2，发光单元202的输入阻抗为ze1。阻抗包含电阻分量和电抗分量。电抗分量由器件和印制电路板的寄生电容和寄生电感组成，在特定的工作频率下，可以通过测量的方法获得电抗分量，用某一工作温度下的电抗值近似代替整个工作温度下的电抗值。为了简化，后续实施例的电抗部分未画出。

本申请通过在第一路径设置第一补偿单元，使驱动单元201在第一路径和第二路径上的外接阻抗不变，从而使得信号经过第一路径和第二路径时的相位或时延变化一致，相互抵消，对测距结果无影响。

在一实施例中，如图2所示，驱动单元201只有一个输出端，驱动单元201的输出端分别与第一补偿单元203和发光单元202连接，用于分别驱动第一补偿单元203和发光单元202。

在一实施例中，第一补偿单元203包括反馈电路2031和补偿电阻2032和采样保持电路2033，采样保持电路2033分别与驱动单元201和反馈电路2031连接。补偿电阻2032的一端与驱动单元201、发光单元202的公共端连接，补偿电阻2032的另一端与反馈电路2031连接。在第一路径工作时，采样保持电路2033采集驱动单元的电压vr，并保持输出电压vrs，vrs＝vr。在第二路径工作时，反馈电路2031的输出电压v0＝a(vf-vrs)调节补偿电阻2032，使得补偿电阻的等效输入电阻跟随发光单元202的等效电阻。通过增加采样保持单元2033，可以在第二路径工作时断开发光单元202，以节省功耗。

在一实施例中，如图3所示，测距补偿装置还包括第二补偿单元204、第三补偿单元205、第一开关206单元和第二开关207单元；

第一开关206单元分别与驱动单元201、第二开关207单元和第二补偿单元204连接，用于在第一路径导通驱动单元201与第二补偿单元204之间的通路，在第二路径导通驱动单元201和第二开关207单元之间的通路；

第二开关207单元分别与第三补偿单元205和信号接收模块300连接，用于在第一路径导通信号接收模块300与第三补偿单元205之间的通路。在第二路径导通信号接收模块300与第一开关206单元之间的通路。具体地，在第一路径，第一电信号经过第一路径输出至信号接收模块300，驱动单元201可以通过开关选择导通发光单元202。第一开关206单元接入第二补偿单元204，第二开关207单元接入第三补偿单元205。其中，第二补偿单元204的输入阻抗ze3’近似等于ze3，第三补偿单元205的输入阻抗ze2’近似等于ze2。第一电信号经过第二路径输出至信号接收模块300，驱动单元201可以通过开关选择导通第一补偿单元203。第一开关206单元断开第二补偿单元204，第二开关207单元断开第三补偿单元205，使第一电信号经过驱动单元201直接传输至信号接收模块300。

具体地，第一路径导通，参考图4，第二路径导通，参考图5。具体补偿原理如下：因一般情况下，信号由同一器件产生，第一路径、第二路径的信号源内阻相等，而发光单元发射光信号至反射面，反射信号传播至信号接收模块，光信号虽然对信号接收模块的光电转换单元的等效阻抗有影响，但信号接收模块的输入端与光电转换单元之间有缓冲电路，使信号接收模块的等效输入阻抗基本不变。当ze1‘＝ze1，ze2‘＝ze2，ze3‘＝ze3时，信号经过第一路径、第二路径的时延量与相位偏移量相等，可以抵消，对测距结果没有影响。因阻抗ze2和ze3对温度的敏感系数小，其大小在整个工作的温度范围内基本不变，所以可以采用简单的电阻实现对驱动单元和信号接收模块的静态工作点的补偿。但发光单元，一般由激光二极管组成，在不同温度下，保持输出的光功率不变，需要的驱动电流变化很大，相当于其等效阻抗变化很大。因此发光单元作为驱动单元的负载，会影响驱动单元的静态工作点，导致信号经过驱动单元时，其相位偏移量和时延量都变化。所以在第二路径中，设置第一补偿单元来抵消第一路径由发光单元引起的相位偏移量和时延量。

在一实施例中，第一开关206单元和第二开关207单元至少包含一个具有开关特性的器件，例如可以是模拟开关、三极管、场效应管、继电器等。

在一实施例中，如图6所示，测距装置还包括第三开关单元208，驱动单元201包括第一驱动单元2011和第二驱动单元2012；其中：

第一驱动单元2011与第一补偿单元203连接，第二驱动单元2012与发光单元202连接；

第三开关单元208分别与信号产生模块100、第一驱动单元2011和第二驱动单元2012连接，用于在第一路径导通信号产生模块100与第二驱动单元2012之间的通路，在第二路径导通信号产生模块100与第一驱动单元2011之间的通路。

第三开关单元208可以为是三极管，模拟开关等，本实施例不作限定。

在一实施例中，如图7所示，测距装置还包括第四补偿单元209；第三开关单元208包括第四开关2081和第五开关2082；其中：

第四开关2081分别与信号产生模块100和第一驱动单元2011连接，用于在第二路径时导通信号产生模块100与第一驱动单元2011之间的通路；

第五开关2082分别与信号产生模块100和第二驱动单元2012连接，用于在第一路径时导通信号产生模块100与第二驱动单元2012之间的通路；

第四补偿单元209分别与第四开关2081和第五开关2082连接，用于在第一路径时接入第四开关2081，在第二路径时接入第五开关2082。

第四补偿单元209的阻抗值等于ze4，用于补偿第一驱动单元2011和第二驱动单元2012，使接入第一驱动单元2011和第二驱动单元2012的输入端的阻抗相等。具体地，当信号产生模块100接第五开关2082时，第四开关2081接入第四补偿单元209；当信号产生模块100接第四开关2081时，第五开关2082接入第四补偿单元209，从而使得第四开关2081和第五开关2082在任何时候的接入阻抗都相等。

在一实施例中，第一补偿单元包括电阻，电阻的阻值等于发光单元在某一温度下的等效电阻值。

在一实施例中，第一补偿单元包括与发光单元相同的电路。

在一实施例中，第一补偿单元203包括与发光单元的等效阻抗相同的电路。如图8所示，第一补偿单元203包括反馈电路2031和补偿电阻2032；其中：

补偿电阻2032与第一驱动单元2011连接，用于补偿第一驱动单元2011的接入阻抗值；

反馈电路2031分别与第一驱动单元2011的输出端、第二驱动单元2012的输出端以及补偿电阻2032连接，用于根据发光单元202的阻抗值调节补偿电阻2032的电阻值，以使补偿电阻2032的电阻值与发光单元202的等效电阻值相等，调节是连续的，补偿电阻2032的电阻值实时跟随发光单元的等效电阻值，从而使得第一驱动单元2011和第二驱动单元2012接入的阻抗相等，不仅消除了环境对驱动单元的影响，同时也消除了其他因素(如器件老化)对发光单元的影响，即第一路径和第二路径的电路保持对称，避免由于测距装置内部电路本身对测量结果的影响。

原理如下：发光单元202通常是激光二极管，而激光二极管的电阻值对温度很敏感。当温度变化时，发光单元202的电阻值就会变化，即ze1随温度的变化而变化。当ze1变化时导致电压vr(vr与发光单元202的驱动电流或光功率成比例)变化，从而导致vf-vr的差值变化，进一步导致v0变化。第二路径导通时，第二驱动单元2012驱动发光单元202发光，同时输出电压vr(只是此时第二驱动单元2012与信号产生模块100断开，没有交流信号输入),同时第一驱动单元2011输出电压vf，vf与流过补偿电阻2032的电流成比例,vo调节补偿电阻，反馈电路2031可以为误差放大器。

在一实施例中，如图9所示，第一补偿单元203包括还包括采样保持电路2033，采样保持电路2033分别与第二驱动单元2012和反馈电路2031连接。在第一路径工作时，采样保持电路2033采集发光单元的电压vr，并保持输出电压vrs，vrs＝vr。在第二路径工作时，反馈电路2031的输出电压v0＝a(vf-vrs)(a为反馈电路的增益)调节补偿电阻，使得补偿电阻的等效电阻值跟随发光单元202的等效电阻值。通过增加采样保持单元2033，可以在第二路径工作时断开发光单元202，以节省功耗。

在一实施例中，如图10所示，补偿电阻与驱动单元201连接，反馈电路分别与驱动单元201和补偿电阻连接，采样保持电路分别与驱动单元201和反馈电路连接。在第一路径工作时，采样保持电路采集发光单元的电压vr，并保持输出电压vrs，vrs＝vr。在第二路径工作时，反馈电路2031的输出电压v0＝a(vf-vrs)(a为反馈电路的增益)调节补偿电阻，使得补偿电阻的等效电阻值跟随发光单元202的等效电阻值。

在一实施例中，如图11所示，第一补偿单元203包括模数转换器、数字处理器和补偿电阻，模数转换器分别与所述第一驱动单元2011、第二驱动单元2012和数字处理器连接，补偿电阻分别与数字处理器和第一驱动单元2011连接。模数转换器和数字处理器组成反馈电路，第一通路导通时，数字处理器通过模数转换器(adc)采样电压vr，计算出发光单元202的等效电阻值，并保存。在第二通路导通时，数字处理器根据第一路径时保存的电阻值，调节数字电阻器的阻值与其相等。实时动态的跟随发光单元202的等效电阻；或者第一路径导通时，数字处理器通过模数转换器(adc)采样电压vr，并保存。在第二路径导通时，数字处理器通过模数转换器(adc)采样电压vf，数字处理器计算出vo＝vf-vr,并根据vo调节数字电阻器的阻值与发光单元202的等效电阻相等。实时动态的跟随发光单元202的等效电阻。

可以理解的是，补偿电阻2032还可以为模拟电阻，模拟电阻可以是三极管等其他能用模拟信号调节其等效电阻的器件或电路。如图12所示，数字处理器输出的信号需要经过数模转换器与模拟电阻连接。

在一实施例中，如图13所示，信号接收模块300包括光电转换单元301和混频单元302；

光电转换单元301，用于将光信号转换成第三电信号；

混频单元302，分别与光电转换单元301、信号产生模块100连接，用于对第二电信号、第三电信号进行混频以形成第一混频信号；还用于根据第一电信号、第二电信号进行混频以形成第二混频信号。

在一实施例中，光电转换单元301可为雪崩二极管、光电二极管、光电三极管或光电倍增管。

在一实施例中，光电转换单元301和混频单元302可以看作一个整体，可为雪崩二极管、光电二极管、光电三极管或光电倍增管。

在一实施例中，混频单元302可以输出信号频率等于两个输入信号的频率之和、差或为两者其他组合的电路。例如，输入信号的频率分别为f1和f2，经过混频单元302后，输出的信号可以是f1+f2、f1-f2或k1f1+k2f2，其中，k1,k2为任意自然数。混频单元302至少包含一个具有混频功能的器件，例如可以是二极管、三极管、混频芯片等。

在一实施例中，信号处理模块400包括滤波放大单元401、分析单元402和信号处理单元403；

滤波放大单元401，与信号接收模块300连接，用于对第一混频信号、第二混频信号进行滤波放大处理；

分析单元402，与滤波放大单元401连接，对滤波放大后的第一混频信号、第二混频信号进行鉴频或鉴时分析，以输出第一混频信号与第二混频信号的相位差或时间差；

信号处理单元403，与分析单元402连接，用于对接收到的相位差或时间差进行处理，以输出测量距离。

滤波放大单元401对接收到的信号进行滤波处理，以滤除信号中的高频和/或低频信号，并对滤波后的信号进行放大处理。滤波放大单元401可以由滤波器件和放大器件组成，也可以是集成在一起同时具有滤波和放大功能的器件。

在一个实施例中，若第一电信号和第二电信号均为连续信号，则分析单元402为鉴相器，其中信号处理模块400中的鉴相器是使输出信号与第一混频信号和第二混频信号之间的相位差有确定关系的电路；若第一电信号和第二电信号均为脉冲信号，则分析单元402为鉴时器，其中，鉴时器是使输出信号与第一混频信号和第二混频信号之间的时间差有确定关系的电路。

信号处理单元403根据相位差或时间差计算出测量距离。当信号处理单元403接收到相位差时，可以根据公式计算出测量距离，其中f为信号的频率，▽φ为相位差，c为光速。当接收到时间差时，根据公式计算出测量距离，其中c为光速，▽t为时间差。

本申请实施例提供的测距装置的工作原理，简述如下：基于相位测量法：设第一路径和第二路径的信号传输所滞后的相位差各为θ1和θ2，经过测距装置内部的电子线路传输所滞后的附加相移各为▽θ1和▽θ2，则第一混频信号和第二混频信号在分析单元402中的分析结果为：

θ1＝θ1+▽θ1

θ2＝θ2+▽θ2

由于▽θ随测量装置的工作状态而变化，无法通过精确计算求解，因此，通过计算在第一路径的第一混频信号，以及第二路径的第二混频信号的相位差可以消除测量装置所产生的误差，即：▽θ＝θ1-θ2＝(θ1-θ2)+(▽θ1-▽θ2)。

在测距时，由于本申请通过设置第一补偿单元，保证了测距装置内部的电路的对称性，因此▽θ1＝▽θ2，则▽θ＝θ1-θ2＝θ1-θ2，本申请实施例中，由于第二路径没有经过光路，因此，θ2＝0，则▽θ＝θ1，以上结果已经消除了附加相移不稳定的影响，从而保证了测距的精度。

在一个实施例中，基于脉冲测量法：设第一路径和第二路径的信号传输所滞后的时间差各为t1和t2，经过测距装置内部的电子线路传输所滞后的附加时间各为▽t1和▽t2，则第一混频信号和第二混频信号在分析单元402中的分析结果为：

t1＝t1+▽t1

t2＝t2+▽t2

由于▽t随测量装置的工作状态而变化，无法通过精确计算求解，因此，通过计算在第一路径的第一混频信号，以及第二路径的第二混频信号的时间差可以消除测量装置所产生的误差，即：▽t＝t1-t2＝(t1-t2)+(▽t1-▽t2)。

在测距时，由于本申请通过设置第一补偿单元，保证了测距装置内部的电路的对称性，因此▽t1＝▽t2，则▽t＝t1-t2＝t1-t2，本申请实施例中，由于第二路径没有经过光路，因此，t2＝0，则▽t＝t1，以上结果已经消除了附加时间差不稳定的影响，从而保证了测距的精度。

本申请实施例提供的测距装置，包括信号产生模块100、信号发射模块200、信号接收模块300以及信号处理模块400；信号产生模块100，用于产生第一电信号和第二电信号，并将第一电信号传输至信号发射模块200，将第二电信号传输至信号接收模块300；信号发射模块200与信号产生模块100连接，用于分时将第一电信号转换为光信号以及对第一电信号进行补偿处理，将光信号以及补偿后的第一电信号传输至信号接收模块300；信号接收模块300分别与信号产生模块100以及信号发射模块200连接，用于接收第二电信号、第一电信号以及光信号的反射信号，并根据反射信号、第二电信号形成第一混频信号以及根据第一电信号、第二电信号形成第二混频信号；信号处理模块400与信号接收模块300连接，用于对接收的第一混频信号和第二混频信号进行处理以输出测量距离。该测距装置通过对第一电信号行补偿处理，可以消除温度变化的影响，提高测量结果的稳定性和精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。