小型脈沖式激光測距系統(tǒng)研究.pdf

1、激光測距技術是隨著激光技術的出現而發(fā)展起來的一種精密測量技術,因其良好的測距性能而廣泛應用在軍事和民用領域。 激光測距方法從原理上主要采用相位測距法和脈沖測距法兩種。由于相位測量技術較為成熟,因此測距精度較高,目前的測距技術大多采用此法,但相位測距電路較為復雜,技術難度較大。脈沖式測距方法結構簡單,信號易于處理,并且易于實現實時測量,因此發(fā)展?jié)摿艽?但由于受到時間間隔測量技術的限制,使其在短距離、高精度的測量方面難度較大。

2、 本文針對脈沖式激光測距技術展開研究,重點解決短時間間隔的高精度測量這一關鍵技術問題,提出了采用高集成度的先進的時間間隔測量芯片(TDC)實現測量的測距系統(tǒng)方案；設計了脈沖半導體激光器的驅動電源,并在深入了解雪崩光電二極管(APD)特性的基礎上,設計了能有效抑制紋波且具有溫度補償功能的APD反向偏壓電路；研究并設計了基于單片機的時間間隔測量單元。經實驗仿真驗證,時間測量單元能使系統(tǒng)理論上的測距范圍達到0.5-270m。 課題

3、的研究內容主要分為以下幾個方面： (1)在充分調研對比現有激光測距技術的基礎上,研究短時間間隔測量技術,提出了基于TDC的脈沖測距系統(tǒng)方案。(2)選擇激光探測波長及激光器,分析半導體激光器的特性,設計了脈沖式半導體激光器驅動電源,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,設計的反向偏壓電路能有效抑制紋波,并設計溫度測量與補償環(huán)節(jié),