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相位法激光测距仪设计及其关键技术研究

丁燕

   激光测距是解决在实际测量中需要人工跑尺,以及在人无法到达的地方进行安全测距工作的有效方法之一。通过测量“调制光波”往返于被测距离上的相位差,能非常精确、方便地测出被测距离的实际值。 激光方向性强、单色性好、相干性好,这些特点使其成为测距的理想光源。半导体激光器功耗小、体积小、光源和调制器合为一体,这些特点使其成为测距的最佳选择。当代电子技术的发展,使得对相位差的测量可能达到非常高的精度,故而相位法测距成为激光测距中的首选。将激光的强度用低频信号进行调制发射,距离信息就隐含在从目标物反射回的调制光波的相位信息中。测出发射与接收光波之间的相位差,通过适当的换算,即可得到待测距离的实际值。 通过对几种现有激光测距技术的分析与比较,综合不同技术的性能优劣,提出了应用相位式激光测距原理的系统设计目标。在此基础上,介绍了相位式激光测距仪的基本原理以及多测尺原理,并且提出了本测距系统的硬件实现框图以及搭建了激光发射部分和激光接收调理部分的一系列电路。在实现相位式激光测距系统各模块功能的同时,尽可能地简化了硬件设计,从而降低了成本。 在系统的信号源部分,利用DDS(直接数字频率合成)技术替代PLL(模拟锁相环)技术,产生主振和本振两路正弦信号对激光二极管进行调制。该技术具有频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续等突出优点,使得输出信号频率稳定性高,兼顾了系统测程和精度的要求。在实现各部分电路功能的同时,在理论上计算和分析了信号通过各部分电路的信噪比变化。为进行整个系统的误差分析以及提高测距精度奠定了基础。……   
[关键词]:激光测距;直接数字频率合成;信噪比;快速傅立叶变换
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:同济大学2007年
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