相位式激光测距系统设计

发布时间：2017-05-25 22:04

  本文关键词：相位式激光测距系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光测距是随着激光技术的产生而逐渐发展起来的一种精密测量技术，因其良好的精确度特性而在诸如民用、军事、航空、工业等领域得到了广泛的应用，而相位式激光测距因其高精度特性更适合短距离测量。 论文首先简单介绍了激光测距的几种方法，着重描述了相位式激光测距的原理，在此基础之上，提出了测距系统的总体设计方案，阐述了系统的整体设计思路。该方案实现了10MHz的激光调制，，提高了激光测距的精度。 其次，论文介绍了激光发射系统的电路设计，对激光发射管的选择、光源的调制、硬件电路部分进行了讨论，达到了激光信号稳定发射的目的。 同时，论文对光电接收电路系统进行了探讨和研究，设计了接收所需的分系统电路，包括反向偏压电路、放大滤波电路、混频电路和相差数字检相电路。系统采用雪崩光电二极管对微弱的调制光电信号进行接收，通过简单有效的方法滤除了噪声，最后的检相部分通过单片机进行处理得到结果。 最后，对系统的硬件部分进行了基本实验和功能测试，对测试的结果进行了分析，结果表明所设计的系统能够达到要求，论文的结尾对系统中可能会存在的误差进行了简要说明，并提出了改进意见。
【关键词】：相位式激光测距 激光调制 光电检测 数字检相
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN249
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 激光测距的方法11-14
• 1.2.1 脉冲式测距11-12
• 1.2.2 干涉法测距12-13
• 1.2.3 三角法测距13-14
• 1.2.4 相位式测距14
• 1.3 激光测距的优点14-15
• 1.3.1 测距精度高14
• 1.3.2 测距仪体积小重量轻14-15
• 1.3.3 分辨率高，抗干扰能力强15
• 1.4 国内外的研究现状15-17
• 1.5 课题来源及本文的工作17-19
• 2 激光测距原理及系统总体方案19-23
• 2.1 相位式激光测距原理19-21
• 2.2 系统总体设计方案21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 发射电路设计23-34
• 3.1 激光二极管的原理和选择23-27
• 3.1.1 激光产生的基本条件23-24
• 3.1.2 激光二极管的工作原理24-25
• 3.1.3 激光二极管的结构25-26
• 3.1.4 激光二极管的性能和选择26-27
• 3.2 发射电路设计27-33
• 3.2.1 发射调制的原理及常见类型27-28
• 3.2.2 调制信号发生电路28-30
• 3.2.3 激光二极管的调制驱动电路30-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 接收电路设计34-46
• 4.1 光电检测电路设计34-39
• 4.1.1 光电探测器34-38
• 4.1.2 反向偏压电路设计38-39
• 4.1.3 后级放大滤波电路设计39
• 4.2 混频电路设计39-42
• 4.2.1 混频技术39-41
• 4.2.2 混频电路设计41-42
• 4.3 数字测相电路设计42-45
• 4.3.1 相差检测技术42-44
• 4.3.2 数字测相电路设计44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 5 实验结果及误差分析46-52
• 5.1 实验结果46-50
• 5.1.1 激光调制发射电路实验46
• 5.1.2 光电检测电路实验46-47
• 5.1.3 混频电路实验47-48
• 5.1.4 整形电路实验48-49
• 5.1.5 测相系统结果分析49-50
• 5.2 误差分析50-51
• 5.2.1 元器件的稳定性50
• 5.2.2 电子线路的干扰50-51
• 5.2.3 光学误差51
• 5.3 本章小结51-52
• 6 总结与展望52-54
• 参考文献54-57
• 攻读硕士期间发表的论文57-58
• 致谢58

【参考文献】

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本文编号：395127