用于绝对距离测量的激光器调频技术的研究

发布时间：2021-02-23 19:07

　　绝对距离测量是精密工程测量发展的重要推动力,调频干涉激光测距具有干涉测量的高精度和绝对测距的大范围特点,具有重要的研究价值和应用前景。本题目针对干涉绝对测距的激光线性调频技术和绝对距离测量的实现进行了研究。分析研究了激光线性调频干涉进行绝对距离测量的原理,针对测量系统中的关键要求--调频线性,进行了激光线性调频系统的仿真分析和硬件系统设计,搭建了调频干涉绝对测距系统,通过对调频特性的影响因素的实验和仿真分析,提出了利用标准干涉仪进行非线性补偿的方法和对激光器输出光斑的整形准直来提高系统的测距范围,进而为实现大尺寸、高精度的绝对距离测量提供研究方法和思路。本文的具体研究内容如下:首先,在详细分析研究激光线性调频干涉绝对距离测量原理的基础上,采用了中心波长为650nm的小功率可见光半导体激光器作为调频光源,研究其调频特性,包括电流-频率、温度-波长等特性,揭示电流对激光功率、频率的影响规律以及环境温度的变化对波长的影响,获得了有效数据,为线性调频的实现提供参数选择。其次,针对测距应用,搭建调频测距系统,进行MATLAB仿真实验和测距实验,分析实验结果,针对实验结果的非理想性提出了改进措施,... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 绝对距离测量方法研究现状
        1.2.1 多波长干涉测量
        1.2.2 脉冲飞行时间法测量
        1.2.3 基于飞秒光学频率梳测距法
    1.3 线性调频连续波干涉测量发展现状与应用前景
    1.4 课题主要研究内容
2 线性调频激光干涉测量理论分析
    2.1 引言
    2.2 光的干涉理论和光拍现象
        2.2.1 光的干涉现象
        2.2.2 激光干涉测距
    2.3 线性调频激光调制技术
    2.4 线性调频激光干涉测量理论分析
    2.5 本章小结
3 可见光小功率半导体激光器调频特性
    3.1 引言
    3.2 调频激光器参数要求
        3.2.1 激光线宽
        3.2.2 激光功率
    3.3 650 nm半导体激光器调频方法
        3.3.1 电流调谐
        3.3.2 温度调谐
        3.3.3 调频方式
    3.4 650 nm半导体激光器静态调频特性研究
        3.4.1 输出光功率-电流特性研究
        3.4.2 输出光静态频率-电流特性研究
        3.4.3 输出光波长-工作温度特性研究
    3.5 半导体激光器线性调频电路的设计
    3.6 本章小结
4 650nm半导体激光器调频测距实验研究
    4.1 引言
    4.2 线性调频干涉测距仿真实验
        4.2.1 仿真模拟锯齿波线性调频信号
        4.2.2 Simulink系统的仿真设计
        4.2.3 仿真结果
    4.3 调频参数对测距分辨力的影响
    4.4 线性调频干涉测距实验
        4.4.1 测距系统搭建
        4.4.2 重复性测量
    4.5 半导体激光器性能影响实验及分析
        4.5.1 半导体激光器的光束准直实验分析
        4.5.2 半导体激光器准直系统的设计与仿真
        4.5.3 调频非线性的产生及影响
        4.5.4 调频非线性补偿方法
    4.6 本章小结
5 大功率红外半导体激光器调频测距实验研究
    5.1 引言
    5.2 980 nm半导体激光器基本参数
    5.3 980 nm半导体激光器调频特性研究
        5.3.1 电流-功率关系
        5.3.2 980 nm半导体激光器调制电路设计
    5.4 980 nm半导体激光器拍频距离范围实验
    5.5 980 nm半导体激光器测距重复性实验
    5.6 测距误差分析
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于连续线性调频激光器的测距方法[J]. 曲杨,王春晖,高洁,廖远东.  红外与激光工程. 2015(06)
[2]高分辨率调频连续波激光绝对测距研究[J]. 时光,张福民,曲兴华,孟祥松.  物理学报. 2014(18)
[3]基于飞秒激光平衡光学互相关的任意长绝对距离测量[J]. 秦鹏,陈伟,宋有建,胡明列,柴路,王清月.  物理学报. 2012(24)
[4]基于飞秒脉冲飞行时间的任意长绝对距离测量[J]. 秦鹏,宋有建,胡明列,柴路,王清月.  中国激光. 2012(08)
[5]飞秒激光频率梳绝对测距技术综述[J]. 华卿,周维虎,许艳.  计测技术. 2012(01)
[6]频率扫描干涉法绝对测距中运动误差的补偿研究[J]. 李志栋,江月松,桑峰,王林春,邓士光,辛遥,郭泾平.  光学学报. 2011(03)
[7]大功率半导体激光光源光束整形技术研究[J]. 彭航宇,顾媛媛,单肖楠,刘云,郝明明,朱洪波,尹红贺,田振华,秦莉,宁永强,王立军.  中国激光. 2011(02)
[8]温度对半导体激光器特性的影响[J]. 陈苗,陈福深,肖勇.  中国科技信息. 2011(03)
[9]线性调频连续波激光雷达信号处理研究[J]. 张海洋,赵长明,杨苏辉,符铭铄.  兵工学报. 2010(S2)
[10]MSM激光距离成像雷达中线性调频信号的产生[J]. 余明权,李海廷,路英宾,高剑波,陈德章,卿光弼.  激光与红外. 2010(09)

博士论文
[1]基于相移法的飞秒脉冲激光绝对距离测量技术研究[D]. 张涛.天津大学 2013
[2]基于飞秒光频梳的绝对距离测量技术研究[D]. 许艳.华中科技大学 2012
[3]DFB激光器的调谐动态特性及测量方法研究[D]. 刘景旺.天津大学 2012
[4]用于绝对距离测量的He-Ne激光多波长干涉仪的研究[D]. 梁晶.国防科学技术大学 2010

硕士论文
[1]大型加工机床刀具空间坐标的激光定位研究[D]. 龙飞.武汉理工大学 2012
[2]调频连续波近程探测系统信号检测与处理[D]. 钱者凤.南京理工大学 2009
[3]半导体激光测距回波信号处理技术研究[D]. 陈利.长春理工大学 2008



本文编号：3048082