数字相移式激光测距仪设计

发布时间：2023-10-27 19:19

　　激光测距仪是工程测绘中必备的仪器,为了提升产品技术及市场竞争力,测绘仪器厂家提出了开发高精度、远距离、低成本测距仪的要求,为此本文设计了一种数字相移式激光测距仪。本文设计的测距仪仅发射单一高频调制频率激光信号,在接收端,回波激光经光电探测器APD转换为光电流,经过数字正交鉴相处理和多次测量平均处理,实现高精度远目标距离测量,测距仪具有原理结构简单、成本低等特点。主要工作如下:1.建立了无合作目标条件下收发共轴的测距方程和正交鉴相的误差模型,分析了测程的影响因素,分析了正交鉴相误差的影响因素,通过计算表明:正交信号幅值与相位偏移均会对测程精度造成影响,并且不同相位差测量时,误差因子对测程影响不同。2.设计了数字相移式激光测距仪的相关硬件电路,包括正弦调制激光发射电路、光电探测电路、滤波放大电路、混频电路、AD采集、电源等硬件电路,完成了硬件电路的装配和调试等测距仪电路的研制工作。3.借用现有的全站仪测距头光学和机械结构,利用本文研制的数字相移式激光测距仪电路,搭建了实验装置并进行了测距实验,测距结果表明:当激光发射平均功率为1mw时,无合作目标测程大于500m,测距精度达到±(3mm+2...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 相位激光测距原理
    1.3 数字鉴相技术研究现状
        1.3.1 数字相关法
        1.3.2 FFT谱分析法
        1.3.3 数字过零鉴相法
        1.3.4 正交同步解调鉴相法
    1.4 研究内容与目的
第二章 数字相移式激光测距总体方案设计
    2.1 测距仪性能要求
        2.1.1 重复频率确定
        2.1.2 接收功率
        2.1.3 信噪比
    2.2 系统总体结构设计
        2.2.1 测距系统结构框图
        2.2.2 测距方案设计
        2.2.3 测距系统关键技术
    2.3 鉴相方法确定
        2.3.1 多测尺测相
        2.3.2 自动数字测相
        2.3.3 正交鉴相方法
    2.4 本章小结
第三章 数字相移测距原理分析
    3.1 测程及影响因素分析
        3.1.1 收发共轴光路的测距方程模型
        3.1.2 测程影响因素分析
    3.2 多次测量平均处理
    3.3 正交鉴相
        3.3.1 正交鉴相误差模型
        3.3.2 正交鉴相误差关系
    3.4 本章小结
第四章 硬件电路设计
    4.1 总体方案设计
    4.2 发射电路设计
        4.2.1 激光器选择
        4.2.2 半导体激光器特性
        4.2.3 激光器驱动电路设计
        4.2.4 正弦调制电路设计
    4.3 接收电路
        4.3.1 光电转换电路设计
        4.3.2 放大电路设计
        4.3.3 混频模块设计
        4.3.4 AD模块设计
    4.4 电源电路设计
    4.5 本章小结
第五章 实验结果与分析
    5.1 实验系统搭建
    5.2 实验系统测量
    5.3 测距实验
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者及导师简介
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书



本文编号：3857114