脈沖發(fā)射的相位式激光測距技術(shù)研究.pdf

1、激光測距技術(shù)，尤其是相位式激光測距技術(shù)，是一種應(yīng)用廣泛的距離測量技術(shù)，具有精度高、晝夜可用且性能可靠等特點，受到工程測量部門的廣泛使用。一般情況下，相位式激光測距是用一調(diào)制信號對發(fā)射連續(xù)的光波進行光強調(diào)制，利用混頻技術(shù)和自動測相技術(shù)，測量“調(diào)制光波”往返于被測距離的相位差，間接求得待測距離。然而對光強的連續(xù)調(diào)制存在調(diào)制波形易變形，且隨著調(diào)制頻率的增加，調(diào)制深度會降低，特別是在高頻時就更為嚴(yán)重；并且與脈沖式激光測距相比，連續(xù)光強調(diào)制消耗功

2、率大，測量距離不遠等不足。從而限制了相位式激光測距技術(shù)的應(yīng)用。針對連續(xù)光波光強調(diào)制存在的不足，分析相位式激光測距的檢相過程，發(fā)現(xiàn)對檢相有用的信號是整形過程中的過零點的部分，而連續(xù)信號的其他部分對數(shù)據(jù)處理沒有貢獻，反而這些部分使激光器連續(xù)工作，既損耗著功率，也在減少激光器的壽命。根據(jù)信號的傅里葉變換理論、頻譜分析方法，脈沖(方波)與同頻正弦信號之間的關(guān)系，并借鑒脈沖式激光測距技術(shù)的優(yōu)點，產(chǎn)生了基于脈沖信號調(diào)制的相位式激光測距想法。

3、　　 該方法是通過用等周期脈沖調(diào)制激光光波來代替連續(xù)光強調(diào)制激光光波，即脈沖出現(xiàn)的位置代表原連續(xù)調(diào)制信號的過零點位置，而激光光波脈沖的幅度和寬度不變。因此，當(dāng)激光功率不穩(wěn)定時，發(fā)射的激光脈沖強度變化時不會影響到調(diào)制信號的相位信息。利用等周期激光脈沖光波往返于被測距離的相位差，求得待測距離。根據(jù)該激光測距原理，本文利用DDS 頻率合成技術(shù)和高頻電路設(shè)計知識，設(shè)計了激光測距系統(tǒng)方案，并對該方案進行分析，包括高頻連續(xù)正弦信號與同頻脈沖(方波

4、)信號之間的關(guān)系，產(chǎn)生高精度高頻率脈沖(方波)的方法，高頻脈沖(方波)信號的混頻技術(shù)以及基于CPLD的數(shù)字鑒相技術(shù)等。隨后進行了電路制作，硬件實現(xiàn)和系統(tǒng)調(diào)試等工作。這樣即實現(xiàn)了脈沖測距的測程遠，功耗小的優(yōu)點，也實現(xiàn)了相位式激光測距的高精度優(yōu)點，有效地解決了相位法測距中測程與測量精度之間的矛盾，具有實際使用價值。
　　 總之，隨著激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，激光測距向著高精度、大量程的方向發(fā)展，勢必在多種領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。尤其