便携式短程激光测距仪部分关键电路的设计与研究

发布时间：2017-03-24 08:13

  本文关键词：便携式短程激光测距仪部分关键电路的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着20世纪60年代激光技术的出现,与电磁波及超声波相比,利用激光良好的准直性来测量距离的激光测距技术日益受到人们的重视。目前激光测距仪发展的主要趋势是提高激光测距系统本身的测量精度和实现小型化。本文旨在针对成本低、体积小的高精度短程激光测距系统开展研究工作,主要任务是设计与实现脉冲激光测距系统中激光发射器电路和计时电路。 基于对已知的几种计时方法进行的分析和比较,本文选用传统测量方法与时间线性展宽技术相结合的方法实现时间间隔的高精度测量。时间线性展宽技术可以在较低的工作频率下实现较高的测量精度,从而降低了电路的设计难度和成本。同时采用CPLD芯片实现了时间分割电路和计数锁存电路,有效地减小了电路体积。而采用激光二极管组成的激光发射单元体积小、重量轻,能达到短程测距的要求。 本文详细介绍了这两个关键电路的设计思想,并对电路进行了软件仿真及实际电路测试,通过对实验数据的分析,论证了所设计的电路可以达到预期的指标要求。在测试过程中,发现了现有实现技术的某些不足,并有针对性的提出了改进,主要体现在计时电路中的钳位电路设计和脉宽补偿思想,有利于进一步改善系统性能。
【关键词】：激光测距技术 时间线性展宽 时间分割 脉宽补偿
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH761.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外的研究现状10-12
• 1.3 现有激光测距方法的评述12-17
• 1.3.1 干涉法13-14
• 1.3.2 三角法14
• 1.3.3 相位法14-15
• 1.3.4 调频法15-16
• 1.3.5 脉冲法16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17
• 1.5 本文的结构17-19
• 第2章 脉冲激光测距系统的基本原理19-32
• 2.1 激光发射器19-23
• 2.1.1 指标分析19
• 2.1.2 激光器的选择及其驱动分析19-21
• 2.1.3 激光发射器原理21-22
• 2.1.4 关键性问题分析22-23
• 2.2 脉冲接收单元23-26
• 2.2.1 时刻判别方法介绍24-26
• 2.3 计时电路26-30
• 2.3.1 计时方法的选择27-28
• 2.3.2 时间精测法介绍28-30
• 2.4 系统精度影响因素介绍30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 各部分的电路设计思想32-47
• 3.1 激光发射器电路设计32-35
• 3.1.1 周期性脉冲信号产生电路32
• 3.1.2 功率MOSFET的选择32-33
• 3.1.3 脉冲电流产生电路33-35
• 3.2 计时电路设计35-44
• 3.2.1 时间分割电路和计数锁存电路36-39
• 3.2.2 时间线性展宽电路39-44
• 3.3 计时电路性能验证用信号源设计44-45
• 3.3.1 线性展宽电路验证用信号源44-45
• 3.3.2 计时电路验证用信号源45
• 3.4 可测距离分析45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 仿真及实验结果分析47-56
• 4.1 激光发射器电路的结果分析47-49
• 4.1.1 PSpice软件简介47-48
• 4.1.2 周期性脉冲信号的测试结果48
• 4.1.3 脉冲电流的PSpice软件仿真结果48-49
• 4.2 时间分割和计数器电路的结果分析49-50
• 4.2.1 QuartusⅡ软件简介49-50
• 4.2.2 时间分割和计数器电路的QuartusⅡ软件仿真结果50
• 4.3 时间线性展宽电路的结果分析50-53
• 4.3.1 充电曲线线性度分析51-52
• 4.3.2 放电曲线线性度分析52
• 4.3.3 脉宽补偿计算52
• 4.3.4 展宽倍数稳定度分析52-53
• 4.4 计时电路验证用信号源的实现53-54
• 4.4.1 固定脉宽的周期性单脉冲信号的产生53-54
• 4.4.2 固定间隔的周期性双脉冲信号的产生54
• 4.5 PCB设计54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明62
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书62
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理62-63
• 致谢63

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 徐恒梅;激光测距系统的设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 张涛;工业安全防护用激光扫描仪的研究[D];天津大学;2010年

3 乔晓峰;脉冲式半导体激光测距仪的设计[D];南京农业大学;2010年

4 陈光胜;应用在激光测距的ARM SOC设计[D];上海交通大学;2007年

5 陈雷;用于防撞的半导体激光测量系统的研究[D];黑龙江大学;2010年

6 许亮;基于激光测距和缓速器制动的汽车保护器设计[D];湖南大学;2012年

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本文编号：265331