電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器絕對(duì)距離測量技術(shù)研究.pdf

1、調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)激光絕對(duì)距離測量技術(shù)具備非接觸測量、脫離導(dǎo)軌、不依賴合作目標(biāo)和無需太多人工干預(yù)等優(yōu)勢，具備測量精度高、測量范圍大和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，是獲取大尺寸目標(biāo)三維信息的重要途徑。電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器因其封裝尺寸小、使用靈活、調(diào)諧速度快、價(jià)格低廉的優(yōu)勢逐漸成為FMCW激光絕對(duì)距離測量的理想光源。本文主要研究了采用電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為激光光源的FMCW絕對(duì)距離測量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了光電鎖相環(huán)系統(tǒng)對(duì)電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的調(diào)頻非線性

2、進(jìn)行了校正，并搭建了基于非線性校正半導(dǎo)體激光器的FMCW絕對(duì)距離測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了其測量精度和重復(fù)性。
　　首先，研究了FMCW激光絕對(duì)距離測量的原理以及對(duì)稱三角波方式調(diào)頻(STFMCW)抑制振動(dòng)影響的原理，分析了調(diào)頻非線性對(duì)測距的影響。其次，對(duì)調(diào)頻非線性校正方法進(jìn)行了研究，包括迭代算法預(yù)校正、基于光電鎖相環(huán)的閉環(huán)校正，詳細(xì)分析了光電鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)以及數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)研究了其主要參數(shù)以及對(duì)測距的影響；設(shè)計(jì)了一種基于割線法的迭代預(yù)校正

3、算法，并給出了其數(shù)學(xué)模型以及算法流程。然后，詳細(xì)介紹了光電鎖相環(huán)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案以及光電鎖相環(huán)各個(gè)模塊參數(shù)的測量方法，設(shè)計(jì)了數(shù)學(xué)模型，對(duì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；設(shè)計(jì)了DDS標(biāo)準(zhǔn)源以向光電鎖相環(huán)提供穩(wěn)定而準(zhǔn)確的參考信號(hào)。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的DDS標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行了測試和評(píng)估，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了迭代算法預(yù)校正的校正效果，制作并調(diào)試了光電鎖相環(huán)電路，將迭代算法預(yù)校正以及光電鎖相環(huán)相結(jié)合最終實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定且高精度的閉環(huán)鎖定，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的線性調(diào)