高精度激光动态测试技术研究

发布时间：2017-06-28 02:17

  本文关键词：高精度激光动态测试技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：星载激光测距仪具有单色性好、相干性好、准直性好等特点,可以精确测量测距仪到被测物体之间的距离。近年来,随着科学技术的不断发展,激光测距仪在测距范围及测距精度等方面也取得了长足的进步。围绕激光测距仪所要达到的测距精度和测距范围,在激光测距仪的研制过程中,需通过相关的地面测试方法,对测距仪的各项技术指标进行快捷、方便、有效和充分的地面测试实验。本课题的研究正是根据我国探月三期工程嫦娥五号激光测距仪的工作特性及技术指标要求,结合现有的技术手段,确定合理的技术途径,提出了一种基于光电延时法的高精度激光动态测试系统。文中围绕着脉冲式激光测距仪的工作原理,对脉冲式激光测距仪的系统结构、关键技术指标及现阶段脉冲式激光测距仪的地面测试方法进行了全面分析。在此基础上,文中对光电信号接收放大技术、恒比定时鉴别技术、高精度时间延迟技术、激光功率动态调节技术进行了深入的研究,最终设计了由激光接收单元、时间延迟单元、激光发射单元、能量调节单元、控制单元五个部分组成的激光动态测试系统,同时对导致系统误差和随机误差的原因进行了分析,并提出了解决方案。在实验过程中,对系统关键单元特性、系统延迟系数及系统精度进行了详细测试,并与激光测距仪进行了联调实验。实验结果表明,该激光动态测试系统满足测试精度小于0.15m,最小测试距离小于15m的技术指标要求,能够满足目前国内绝大多数激光测距仪的地面测试需求。本课题研究成果除可以应用于嫦娥五号激光测距仪外,还可以推广到我国其它星载脉冲式激光测距仪的地面检测系统,对实现星载脉冲激光测距仪方便、高效、充分的地面检测方法具有重要的参考价值。
【关键词】：高精度 激光测距 动态测试 光电延迟 距离模拟
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN249
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 引言11-22
• 1.1 课题的背景及意义11-12
• 1.2 激光测距仪测试方法概述12-13
• 1.3 激光测距仪测试技术发展概况13-18
• 1.4 论文研究内容概述18-22
• 1.4.1 主要研究目标18-20
• 1.4.2 主要研究内容与章节安排20-22
• 2 高精度激光动态测试技术研究22-39
• 2.1 脉冲式激光测距基本原理22-24
• 2.2 脉冲式激光测距仪地面测试技术分析24-28
• 2.2.1 最大测程地面测试技术分析24-27
• 2.2.2 测距精度地面测试技术分析27-28
• 2.3 激光动态测试系统的基本原理28-30
• 2.3.1 系统原理和概述28-30
• 2.3.2 系统关键技术30
• 2.4 激光动态测试系统的误差分析30-39
• 2.4.1 系统误差分析31-33
• 2.4.2 随机误差分析33-37
• 2.4.3 系统总误差分析37-39
• 3 激光动态测试系统的设计及实现39-60
• 3.1 高精度激光动态测试系统结构39-40
• 3.2 激光接收单元设计40-46
• 3.2.1 光电二极管的选型40-42
• 3.2.2 放大电路设计42-44
• 3.2.3 恒比定时鉴别电路设计44-46
• 3.3 时间延迟单元关键技术及设计46-52
• 3.3.1 时间延迟单元工作原理46-47
• 3.3.2 时间间隔测量技术47-50
• 3.3.3 时间延迟单元设计50-52
• 3.4 激光发射单元52-53
• 3.4.1 激光发射单元技术要求分析52
• 3.4.2 激光发射单元设计52-53
• 3.5 能量调节单元分析与设计53-56
• 3.5.1 激光回波功率与测量距离的关系53-55
• 3.5.2 能量调节单元设计55-56
• 3.6 控制单元功能分析与设计56-58
• 3.6.1 控制单元功能56
• 3.6.2 控制单元设计56-58
• 3.7 系统设计结果58-60
• 4 激光动态测试系统实验及分析60-78
• 4.1 系统关键单元测试60-64
• 4.1.1 恒比定时鉴别电路测试60-61
• 4.1.2 时间延迟单元测试61-63
• 4.1.3 激光发射单元测试63-64
• 4.2 系统技术指标测试64-71
• 4.2.1 系统延迟系数测试64-66
• 4.2.2 系统精度测试66-71
• 4.3 动态测试系统与激光测距仪联调实验71-78
• 4.3.1 激光测距仪精度测试实验71-74
• 4.3.2 激光测距仪动态测距实验74-76
• 4.3.3 激光测距仪最大测程实验76-78
• 5 结论与展望78-80
• 参考文献80-84
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果84

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