相位式半导体激光测距系统的研究

发布时间：2017-04-14 08:18

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【摘要】： 激光测距是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术,因其良好的精确度特性而广泛的应用在军事和民用领域,而相位式激光测距因其高精度特性在中短距离测量中能获得更好的应用。 基于正弦波调制的相位式测距原理,本文研制了相位式半导体激光测距仪。本文利用半导体激光器良好的调制特性,对其注入电流进行调制,使激光器输出光强随调制信号变化。通过光强信号发射前和接收到的反射光的相位差信息便可以测得距离值。此法的关键在于相位测量的精度,本文介绍的数字混频、鉴相方案,鉴相精度1°。 本文首先分析了相位式激光测距的原理,然后从器件的选用,到各个部分电路的设计,给出了整个相位式半导体激光测距仪的电路系统实现方案。整个电路系统包括了五大部分,它们分别是:半导体激光器的调制驱动电路、光电检测放大滤波电路、锁相环频率综合电路、数字混频、鉴相电路以及计数显示电路。本文对光电检测电路和数字混频、鉴相电路作了重点分析,并进行了电路仿真和实验测试。 在进行电路设计时,采用ORCAD PSpice A/D软件进行仿真,通过仿真结果不断完善方案。 本论文也对系统以后的改进作了一些探讨,以及对研究工作的总结和展望。
【关键词】：激光测距 相位 调制 光电检测
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH761.2;TN249
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 激光原理简介9-10
• 1.3 激光测距10-13
• 1.4 激光测距的优点13-14
• 1.5 激光测距仪的国内外现状14-15
• 1.6 激光测距仪的发展趋势15-16
• 1.7 课题来源及目的意义16
• 1.8 本文所要完成的工作16-18
• 2 相位式激光测距系统综述18-34
• 2.1 相位式激光测距的基本原理18-20
• 2.2 测尺频率方式的选择20-22
• 2.3 差频测相22-23
• 2.4 光电检测器件的特性23-27
• 2.5 常用光电检测器件27-34
• 3 相位式激光测距系统方案设计34-47
• 3.1 LD 调制电路设计34-36
• 3.2 光电检测电路设计36-37
• 3.3 频率综合电路设计37-42
• 3.4 数字混频电路设计42-44
• 3.5 数字鉴相电路设计44-47
• 4 系统关键技术47-57
• 4.1 半导体激光器调制技术47-49
• 4.2 光电检测技术49-52
• 4.3 锁相环频率综合技术52-54
• 4.4 数字混频技术54-57
• 5 实验结果及误差分析57-63
• 5.1 光电检测电路仿真及实验结果分析57-59
• 5.2 数字混频电路仿真及实验结果分析59-63
• 6 全文总结与展望63-64
• 6.1 全文总结63
• 6.2 展望63-64
• 致谢64-68
• 附录1 攻读学位期间发表学术论文目录68-69
• 附录2 光电检测电路板69-70
• 附录3 发射及后处理电路板70-71
• 附录4 显示板71

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 程义涛;杨进华;;相位激光测距发射系统实验研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2010年01期

2 张小勇;张丕状;;数字TDC技术在相位式激光测距中的应用研究[J];国外电子测量技术;2009年08期

3 徐恒梅;付永庆;;相位法激光测距系统[J];应用科技;2010年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 贾方秀;多频调制的相位法激光测距中若干关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10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 迟亮;便携式相位半导体激光测距仪的研究[D];长春理工大学;2011年

3 汪青;基于TMS320VC5402的激光测距仪设计[D];安徽理工大学;2011年

4 施金钗;相位式半导体激光测距关键技术的研究[D];厦门大学;2008年

5 程义涛;相位激光测距测尺研究与实现[D];长春理工大学;2010年

6 徐家奇;相位差式激光测距传感器设计[D];上海交通大学;2010年

7 张汉芯;阵列激光测距系统调制与解调技术研究[D];大连海事大学;2012年

8 赵凯;基于窄脉冲大功率半导体激光器的激光测距系统的研究[D];黑龙江大学;2012年

9 李文;基于CPLD的激光相位法测距的研究[D];西南交通大学;2012年

10 高曰云;相位式激光测距系统设计[D];中北大学;2013年

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本文编号：305609