一种光电测距仪精尺频率测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及计量器具的检校领域，尤其涉及一种光电测距仪精尺频率测量装置。


背景技术：

2.光电测距仪出厂时已设置一个标准频率，但是在实际使用中，随着元件振动等诸多因素的影响，用户在使用时，常常会发现频率发生漂移或者跳变等现象，使得仪器的真实频率与标称值发生偏离，使得光电测距仪“测尺”的长度发生变化，导致所有与距离测量相关的测量均会产生误差，但是仪器的自检并不能发现因此引起的测量误差，所以对与新购置的光电测距仪、修理或者使用中的测距仪需要频率检测。
3.由于频率检测涉及感光元件，实际检测时需要保证光电测距仪发出的测距光能够准确照射在感光元件的感光面上，现有检测设备缺乏可视化标准，常常需要手动调节感光元件与光电测距仪的位置和姿态，使得检校过程不直观、不便捷，作业效率较低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种使用方便、能够直观观察、检测效率较高的光电测距仪精尺频率测量装置。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种光电测距仪精尺频率测量装置，包括待测光电测距仪(1)、光源(2)、y型光纤(3)、聚光透镜(4)、光电转换单元(5)和输出显示单元(6)；
6.所述y型光纤具有第一端、第二端和第三端；
7.聚光透镜(4)的一侧正对y型光纤的第一端设置，且第一端的端面与聚光透镜(4)的焦点重合；聚光透镜(4)的另一侧正对待测光电测距仪(1)设置；待测光电测距仪(1)的光轴与聚光透镜(4)的光轴重合；
8.光源(2)正对y型光纤的第二端设置；
9.光电转换单元(5)具有接收部，该接收部正对y型光纤的第三端设置，光电转换单元(5)的输出端与输出显示单元(6)的输入端电性连接；光电转换单元(5)用于接收待测光电测距仪(1)发出并经y型光纤第三端输出的测距光，并向输出显示单元(6)输出电信号。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，所述光电转换单元(5)包括光电变换子电路、信号放大子电路和限幅子电路；光电变换子电路的输入端作为光电转换单元(5)的接收部，光电变换子电路的输出端与信号放大子电路的输入端电性连接，信号放大子电路的输出端与限幅子电路的输入端电性连接，限幅子电路的输出端与输出显示单元(6)的输入端电性连接。
11.优选的，所述光电变换子电路包括光电二极管pd和第一运算放大器u1；光电二极管pd的正极与第一运算放大器u1的同相输入端和地线电性连接，光电二极管pd的负极与第一运算放大器u1的反相输入端电性连接，第一运算放大器u1的反相输入端还分别与电容c1
的一端和电阻r1的一端电性连接，第一运算放大器u1的输出端分别与电阻r3的一端和电容c1的另一端电性连接，电阻r3的另一端分别与电阻r1的另一端和电阻r2的另一端电性连接；电阻r2的另一端与电容c2的一端电性连接，电容c2的另一端作为光电变换子电路的输出端与信号放大子电路的输入端电性连接。
12.进一步优选的，所述信号放大子电路包括第二运算放大器u2和第三运算放大器u3；电容c3的一端分别与光电变换子电路的输出端和电阻r5的一端电性连接，电阻r5的另一端接地，电容c3的另一端与电阻r5的一端电性连接，电阻r5的另一端与第二运算放大器u2的同相输入端电性连接，第二运算放大器u2的反相输入端分别与电容r7的一端和电阻r8的一端电性连接，电阻r8的另一端接地，电阻r7的另一端与第二运算放大器u2的输出端电性连接；第二运算放大器u2的输出端还与第三运算放大器u3的同相输入端电性连接，第三运算放大器u3的反相输入端分别与电阻r4的一端和电阻r9的一端电性连接，电阻r9的另一端接地，电阻r4的另一端与第三运算放大器u3的输出端电性连接，第三运算放大器u3的输出端作为信号放大子电路的输出端与限幅子电路的输入端电性连接。
13.进一步优选的，所述限幅子电路包括第四运算放大器u4、二极管d1和二极管d2；第四运算放大器u4的同相输入端与信号放大子电路的输出端电性连接，第四运算放大器u4的反相输入端与其输出端电性连接，第四运算放大器u4的输出端分别与二极管d1的正极和二极管d2的负极电性连接，二极管d2的正极接地，二极管d1的负极与+3.3v电源电性连接；第四运算放大器u4的输出端作为光电转换单元(5)的输出端。
14.优选的，所述光源(2)的出光频率低于待测光电测距仪(1)发出的测距光的频率。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚光透镜(4)为半凸透镜，聚光透镜(4)的突起一侧靠近y型光纤的第一端设置，聚光透镜(4)的平面一侧靠近待测光电测距仪(1)设置。
16.在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚光透镜(4)靠近待测光电测距仪(1)一侧的表面的中心处设置有十字刻划线。
17.在以上技术方案的基础上，优选的，输出显示单元(6)为频率计。
18.本实用新型提供的一种光电测距仪精尺频率测量装置，相对于现有技术，具有以下有益效果：
19.(1)本实用新型利用了光路可逆原理，利用y型光纤的特殊结构，首先使待测光电测距仪对着y型光纤的第一端后，开启光源，使用待测光电测距仪的望远镜功能寻找和对准y型光纤的第一端的光斑；然后使待测光电测距仪发出特定频率的测距光，该测距光经y型光纤反射或者折射从y型光纤的第二端或者第三端射出，并被光电转换单元所接收，进一步进行光电转换、信号滤波和放大等处理后，送入输出显示单元中显示；
20.(2)配置了特定的光电转换单元对测距光进行光电转换和信号调理，便于适配输出显示单元的输入信号输入要求，并消除光源产生的干扰；
21.(3)相比现有结构光检测设备，光电测距仪的调节的工作量有了极大的简化。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型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
是本实用新型的一些实施例，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。
23.图1为本实用新型一种光电测距仪精尺频率测量装置的光源调试状态的示意图；
24.图2为本实用新型一种光电测距仪精尺频率测量装置的调制光光路示意图；
25.图3为本实用新型一种光电测距仪精尺频率测量装置的光电转换单元的光电变换子电路的接线图；
26.图4为本实用新型一种光电测距仪精尺频率测量装置的光电转换单元的信号放大子电路的接线图；
27.图5为本实用新型一种光电测距仪精尺频率测量装置的光电转换单元的限幅子电路的接线图。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图1和2所示，本实用新型提供了一种光电测距仪精尺频率测量装置，包括待测光电测距仪1、光源2、y型光纤3、聚光透镜4、光电转换单元5和输出显示单元6等；
30.y型光纤3具有第一端、第二端和第三端；三个端部分别对应设置不同的组件；其中：
31.聚光透镜4的一侧正对y型光纤3的第一端设置，且第一端的端面与聚光透镜4的焦点重合；聚光透镜4的另一侧正对待测光电测距仪1设置；待测光电测距仪1的光轴与聚光透镜4的光轴重合；
32.光源2正对y型光纤3的第二端设置；
33.光电转换单元5具有接收部，该接收部正对y型光纤的第三端设置，光电转换单元5的输出端与输出显示单元6的输入端电性连接；光电转换单元5用于接收待测光电测距仪1发出并经y型光纤第三端输出的测距光，并向输出显示单元6输出电信号。
34.本实用新型工作时，预先将y型光纤3的第一端放置与聚光透镜4的焦点处，光源2放置在y型光纤3的第二端，光电转换单元5位于y型光纤3的第三端，保持其相对位置关系不变；开启光源，由光源发光并射入y型光纤3的第二端，并沿着y型光纤3由y型光纤3的第一端或者第三端射出；此时在y型光纤3的第一端出光处会形成光斑，使用待测光电测距仪1自带的望远镜功能，调整待测光电测距仪1的十字丝，使得该十字丝与y型光纤3的第一端的光斑中心重合，随后使待测光电测距仪1发出特定频率的测距光，该测距光经过聚光透镜4进入y型光纤3的第一端，根据光路可逆原理，该测距光经过反射或者折射会从y型光纤3的第二端或者第三端射出；y型光纤3的第三端发出的测距光进入光电转换单元5的接收部中，由光电转换单元5对该光信号进行光电转换，并消除光源的干扰，得到相应的模拟信号后送入输出显示单元6进一步处理，并转换显示测距光的调制频率，实现对测距光的频率测量。
35.作为一种优选方式，本实用新型的聚光透镜4可以选用半凸透镜，聚光透镜4的突起一侧靠近y型光纤的第一端设置，聚光透镜4的平面一侧靠近待测光电测距仪1设置。为了
进一步提高待测光电测距仪1调节的精度，可以在聚光透镜4靠近待测光电测距仪1一侧的表面的中心处也设置十字刻划线，这样在对准光斑中心时更加便捷。本方案中的输出显示单元6可以选用数显频率计。
36.如图3—5所示，为了对测距光进行光电转换，设置了相应的转换电路。光电转换单元5包括光电变换子电路、信号放大子电路和限幅子电路；光电变换子电路的输入端作为光电转换单元5的接收部，光电变换子电路的输出端与信号放大子电路的输入端电性连接，信号放大子电路的输出端与限幅子电路的输入端电性连接，限幅子电路的输出端与输出显示单元6的输入端电性连接。光电变换子电路用于将光信号转换为电压信号；信号放大子电路对光电变换子电路输出的电压信号进行滤波和放大；限幅子电路对信号放大子电路输出信号进行限幅处理。
37.具体的，光电变换子电路包括光电二极管pd和第一运算放大器u1；光电二极管pd的正极与第一运算放大器u1的同相输入端和地线电性连接，光电二极管pd的负极与第一运算放大器u1的反相输入端电性连接，第一运算放大器u1的反相输入端还分别与电容c1的一端和电阻r1的一端电性连接，第一运算放大器u1的输出端分别与电阻r3的一端和电容c1的另一端电性连接，电阻r3的另一端分别与电阻r1的另一端和电阻r2的另一端电性连接；电阻r2的另一端与电容c2的一端电性连接，电容c2的另一端作为光电变换子电路的输出端与信号放大子电路的输入端电性连接。第一运算放大器u1构成前级放大，对光电二极管pd经光电转换输出的微弱电流信号经第一运算放大器u1、电容c1和电阻r1进行电流/电压转换，输出的电压信号与电阻r1成正比。
38.信号放大子电路包括第二运算放大器u2和第三运算放大器u3；电容c3的一端分别与光电变换子电路的输出端和电阻r5的一端电性连接，电阻r5的另一端接地，电容c3的另一端与电阻r5的一端电性连接，电阻r5的另一端与第二运算放大器u2的同相输入端电性连接，第二运算放大器u2的反相输入端分别与电容r7的一端和电阻r8的一端电性连接，电阻r8的另一端接地，电阻r7的另一端与第二运算放大器u2的输出端电性连接；第二运算放大器u2的输出端还与第三运算放大器u3的同相输入端电性连接，第三运算放大器u3的反相输入端分别与电阻r4的一端和电阻r9的一端电性连接，电阻r9的另一端接地，电阻r4的另一端与第三运算放大器u3的输出端电性连接，第三运算放大器u3的输出端作为信号放大子电路的输出端与限幅子电路的输入端电性连接。本实用新型中，设定光源2的出光频率低于待测光电测距仪1发出的测距光的频率。由图可知，第二运算放大器u2及其外围器件构成了高通滤波器，高频的测距光转换的电压信号可以顺利通过，随后由第三运算放大器u3及其外围器件进行再次放大，放大倍数与r4/r3的比值成正比。
39.限幅子电路包括第四运算放大器u4、二极管d1和二极管d2；第四运算放大器u4的同相输入端与信号放大子电路的输出端电性连接，第四运算放大器u4的反相输入端与其输出端电性连接，第四运算放大器u4的输出端分别与二极管d1的正极和二极管d2的负极电性连接，二极管d2的正极接地，二极管d1的负极与+3.3v电源电性连接；第四运算放大器u4的输出端作为光电转换单元5的输出端。第四运算放大器u4可以实现电压跟随作用，二极管d1和二极管d2实现了+5v限幅功能，使输出信号电平满足输出显示单元6的输入规格。输出显示单元6进行进一步处理后输出显示测距光的实际频率。输出显示单元6可以选用市售的常见数显频率计数器来实现。
40.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。