中激光器、控制器、扫描点校正单元、激光发射信号监测与反射信号接收分析处 理单元均与主控机信号联接，显示器显示主控机计算处理后的结果;所述声光偏转器和控 制器各有两个，分别为由第一控制器控制的第一声光偏转器，由第二控制器控制的第二声 光偏转器，第一声光偏转器和第二声光偏转器均垂直于激光器发出的激光光束，且相互间 正交布置。
[0033]进一步的，第一控制器控制和第一声光偏转器、第二控制器控制和第二声光偏转 器均使激光束在5°范围内偏转200~1000个不同的角度;扫描点校正单元使激光束200~1000 个照射点相邻点间水平或垂直距离相等。
[0034]进一步的，激光发射信号监测与反射信号分析处理单元监测记录激光发射信号的 特征，接收反射信号，分析处理得出相应的物理量。
[0035]声光偏转器的工作原理如图3所示，电声转换器加电后，将超声波馈入声光介质， 声波是疏密波，声光介质的折射率发生周期变化，对相对声波方向W某一角度传播的光波 来说，相当于一个相位光栅。在超声场中光波发生衍射，改变传播方向，（运就是声光衍射效 应）。应用广泛的是布拉格衍射，入射光li的一部分偏离到布拉格角化的方向。偏角ΘΒ由布 拉格公式决定:2AsSin0B=A〇/n=A。巧
式中，P为超声功率，Μ为声光介质品质因数，M=n化2/PVS3.η，P，P分别表示材料的折射 率，光弹性系数和密度。LA为电声转换器长宽比，λ〇为真空波长。
[0036]声光偏转器通过改变声波频率来改变衍射光的方向，从而控制偏转角度。
[0037]布拉格公式:2AsSin0B=A〇/n Sin白Β=λ〇/2 nAs9b布拉格角一般很小，可写为 θβ * λ〇/2ηλ8 * A〇fs/2nVs 衍射光与入射光的夹角(偏转角)等于布拉格角Θβ的2倍 白=λ〇Γs/nVs 由上式可W看出：改变超声波的频率fs，就可W改变其偏转角θ，从而达到控制光束传 播方向的目的。
[0038] 工作流程如图4所示，工作时序如图5所示。具体步骤如下： 1 开始测量； 2 点阵扫描装置到1-1点； 3 激光器发射一个光脉冲； 4 测距，记录； 5 点阵扫描装置到1-2点； 6 激光器发射一个光脉冲； 7 测距，记录； 8 点阵扫描装置到1-3点； **1点阵扫描装置到200~1000巧00~1000点； 林2激光器发射一个光脉冲； **3测距，记录； **4形成高度图。
[0039]相序测距是在点阵扫描装置一个确定点的测距。FPGA记录该点距离，当200~1000 X200~1000点全部扫描完成后，生成点距数组，经过处理可形成高度图，获得测量数据。用 于测距时确定测量的距离范围后，设定激光脉冲的频率。如果允许可作多次测量取平均值， 提局精度。
[0040] 系统时钟，频率越高，相对精度越高。用两个雪崩光电探测器是减少激光器不稳定 带来的误差。该探测器使用对管。保证性能一致。
[0041] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进或变形，运些改进或变形也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种激光声光扫描方法，包括如下步骤： 步骤一，选用M2< 1.2的脉冲激光器产生激光，其中M2是光束质量因子； 步骤二，将激光束通过声光偏转器进行两级光束偏转； 步骤三，在垂直激光束照射方向Μ平面X轴上激光束两侧±2.5 °范围，由第一控制器给 定200~1000个超声波频率值到第一声光偏转器来改变声光介质对激光的偏转角度，获得相 对应的200~1000个激光照射点； 步骤四，在近距离处校准Μ平面X轴上200~1000个激光照射点之间的间距，使距离相等； 步骤五，在垂直激光束照射方向Μ平面Υ轴上激光束上下±2.5 °范围，按照步骤三、步骤 四的方式由第二控制器给定200~1000个超声波频率值到第二声光偏转器来改变声光介质 对激光的偏转角度并校准，即得到5 °*5 °Χ-Υ平面范围内（200~1000)*(200~1000)个激光束 精确定位扫描点。2. 根据权利要求1所述的一种激光声光扫描方法，其特征在于:接收5 °*5 °Χ-Υ平面范 围内（200~1000Μ200~1000)个激光束精确定位扫描点的反射信号，通过测量各扫描点反 馈的时间并结合光速的恒定值计算获得扫描范围内各扫描点与激光发射处的距离，最后通 过软件建模形成物理量测量结果。3. 根据权利要求2所述的一种激光声光扫描方法，其特征在于:在测量时间段持续定位 扫描、接收反射信号，通过测量单位时间节点各扫描点反馈的时间并结合光速的恒定值计 算获得扫描范围内各扫描点与激光发射处的距离，通过软件建模形成单位时间节点的物理 量测量结果，将各单位时间节点的物理量测量结果汇总后，得到测量时间段内的动态图形 变化等物理量检测结果。4. 一种激光声光扫描装置，其特征在于:包括激光器、声光偏转器、控制器、扫描点校正 单元、激光发射信号监测与反射信号接收分析处理单元、显示器及主控机，其中激光器、控 制器、扫描点校正单元、激光发射信号监测与反射信号接收分析处理单元均与主控机信号 联接，显示器显示主控机计算处理后的结果;所述声光偏转器和控制器各有两个，分别为由 第一控制器控制的第一声光偏转器，由第二控制器控制的第二声光偏转器，第一声光偏转 器和第二声光偏转器均垂直于激光器发出的激光光束，且相互间正交布置。5. 根据权利要求4所述的一种激光声光扫描装置，其特征在于:第一控制器控制和第一 声光偏转器、第二控制器控制和第二声光偏转器均使激光束在5 °范围内偏转200~1000个不 同的角度;扫描点校正单元使激光束200~1000个照射点相邻点间水平或垂直距离相等。6. 根据权利要求4所述的一种激光声光扫描装置，其特征在于:激光发射信号监测与反 射信号分析处理单元监测记录激光发射信号的特征，接收反射信号，分析处理得出相应的 物理量。
【专利摘要】本发明涉及激光扫描及检测应用领域，具体的说是一种激光声光扫描方法及其装置。本发明摒弃了传统激光扫描的机械式激光偏转方式，采用声光偏转技术使激光束在5o*5oX-Y平面范围内精确定位扫描（200~1000）*（200~1000）个点，然后接收各点的反射信号，经软件系统处理获得所需距离，动态图形变化等物理量检测结果。本发明检测速度快，用途广，检测过程无任何机械运动。
【IPC分类】G02F1/31
【公开号】CN105446051
【申请号】CN201511008780
【发明人】周少华, 陈桥立
【申请人】武汉嘉铭激光有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月30日