小型脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)研究.pdf

1、激光測(cè)距技術(shù)是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的一種精密測(cè)量技術(shù),因其良好的測(cè)距性能而廣泛應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域。 激光測(cè)距方法從原理上主要采用相位測(cè)距法和脈沖測(cè)距法兩種。由于相位測(cè)量技術(shù)較為成熟,因此測(cè)距精度較高,目前的測(cè)距技術(shù)大多采用此法,但相位測(cè)距電路較為復(fù)雜,技術(shù)難度較大。脈沖式測(cè)距方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,信號(hào)易于處理,并且易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量,因此發(fā)展?jié)摿艽?但由于受到時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)的限制,使其在短距離、高精度的測(cè)量方面難度較大。

2、 本文針對(duì)脈沖式激光測(cè)距技術(shù)展開研究,重點(diǎn)解決短時(shí)間間隔的高精度測(cè)量這一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,提出了采用高集成度的先進(jìn)的時(shí)間間隔測(cè)量芯片(TDC)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的測(cè)距系統(tǒng)方案；設(shè)計(jì)了脈沖半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電源,并在深入了解雪崩光電二極管(APD)特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了能有效抑制紋波且具有溫度補(bǔ)償功能的APD反向偏壓電路；研究并設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的時(shí)間間隔測(cè)量單元。經(jīng)實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證,時(shí)間測(cè)量單元能使系統(tǒng)理論上的測(cè)距范圍達(dá)到0.5-270m。 課題

3、的研究?jī)?nèi)容主要分為以下幾個(gè)方面： (1)在充分調(diào)研對(duì)比現(xiàn)有激光測(cè)距技術(shù)的基礎(chǔ)上,研究短時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù),提出了基于TDC的脈沖測(cè)距系統(tǒng)方案。(2)選擇激光探測(cè)波長(zhǎng)及激光器,分析半導(dǎo)體激光器的特性,設(shè)計(jì)了脈沖式半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源,保證激光器發(fā)出kHz以下并且脈寬較窄的激光脈沖,以滿足測(cè)距系統(tǒng)的需要。(3)選擇了高速光電二極管以及雪崩光電二極管,研究了APD的原理及特性,設(shè)計(jì)的反向偏壓電路能有效抑制紋波,并設(shè)計(jì)溫度測(cè)量與補(bǔ)償環(huán)節(jié),