激光脈沖測距實驗報告

激光脈沖測距組長：孫漢林(制作PPT)組員：張瑩〔講解〕呂富敏〔制作報告〕名目\l“_TOC_250009“工作原理 3\l“_TOC_250008“測距儀工作原理 3\l“_TOC_250007“激光脈沖測距儀光學原理構造 3\l“_TOC_250006“測距儀的大致構造組成 4\l“_TOC_250005“主要的工作進程 4\l“_TOC_250004“激光脈沖放射、接收電路板組成及工作原理 5\l“_TOC_250003“二激光脈沖測距的應用領域 5\l“_TOC_250002“三關鍵問題及解決方式 6\l“_TOC_250001“特長 6\l“_TOC_250000“問題及解決方案 7—工作原理測距儀工作原理此刻就脈測距儀沖激光測距簡要表達其工作原理。簡潔地講，脈沖法測距tc和來回時刻t距儀和被測量物體之間的距離。一般一個典型的激光測距系統(tǒng)應具有以下四個2-1所示。系統(tǒng)工作時，由放射單元發(fā)出一束激光，抵達待測目標物脈沖在放射點與目標間來回一次所經(jīng)受的時刻距離為D為：式中：c為激光在大氣中的傳播速度；D為待測距離；t為激光在待測距離上的來回時刻。R=C*T/2 (公式1)圖一脈沖激光測距系統(tǒng)原理框圖激光脈沖測距儀光學原理構造圖二測距儀的大致構造組成振蕩器和計數(shù)顯示電路組成主要的工作進程工作。如此，依據(jù)計數(shù)器的輸出即可計算出待測目標的距離。三試驗裝置試驗裝置包括“激光脈沖放射、接收電路”和“單片機開放板”。激光脈沖放射、接收電路板組成及工作原理激光脈沖放射/接收電路板原理框圖如下圖。圖中EPM3032為CPLD；MAX3656為激光驅動器；MAX3747為限幅放大器；T22為單端信號到差分信號轉換芯片；T23為差分信號到單端信號轉換芯片；LD為半導體激光器；PD為光電探測器。板子上端的EPM3032被編程為脈沖發(fā)生器，輸出重復頻率為1KHz，脈沖寬度為48ns的電脈沖信號。此信號經(jīng)MAX3656放大后驅動LD發(fā)光。板子下EPM3032被編程為計數(shù)器，對125MHz晶振進展計數(shù)。其計數(shù)的開門信號來TX信號，關門信號來自PD的輸出。計數(shù)器的計數(shù)結果承受12位二進制數(shù)據(jù)輸出，對應的時刻范圍為0~s。測距儀一般承受兩種方式來測量距離:脈沖法和相位法.脈沖法測距的進程是如此的:測距儀放射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收.測距儀同時記錄激光來回的時刻.光速和來回時刻的乘積的一半.就是測距儀和被測量物體之+/-1米左右.另外.此類測距儀的測量15米左右。激光測距儀已經(jīng)被普遍應用于以下領域:電力.水利.通信.環(huán)境.建筑.地質.警務.消防.爆破.航海.鐵路.反恐/軍事.農業(yè).林業(yè).房地產(chǎn).休閑/戶外運動等。由于激光在亮度、方向性、單色性和相干性等方面都有不俗的特點，它一消滅激光切割、激光打孔〔包括斜孔、異孔、膏藥打孔、水松紙打孔、鋼板打孔、包裝印刷打孔等、激光淬火、熱處置、激光打標、玻璃內雕、激光微調、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、封裝、激光修復電路、激光布線技術、激光清洗等。有關于激光的爭論與生產(chǎn)制造也如火如荼地開展了起來。些獨特的特點：激光的亮度高。固體的亮度更可高達1011W／cm2Sr這是由于激光雖〕，這也是激光可用于星際測量的根本緣由所在；激光的單色性好。這是由于激光的光譜頻率組成單一。以后仍舊能夠維持直線傳輸；到他們都做不到的情形，比方說切割鋼材。最先的領域〔1960年產(chǎn)生，1962年即被應用于地球與月球間距離的測量。測量業(yè)需求多，而且起著日趨重要的作用。特長脈沖激光測距法相較相位激光測距法有以下幾項特長：的距離遠必持續(xù)光波型激光測距儀要長。其次，測距速度較快。第三，不需要合作目標，隱蔽性和安全性好?？斓忍攸c，本試驗中咱們選擇脈沖激光測距法作為整體系統(tǒng)的測距方式。問題及解決方案在脈沖式激光測距儀的設計當中，時差測量成了一個影響整個測量精度最反恐/軍事，農業(yè)，林業(yè)，房地產(chǎn)，休閑/戶外運動等都能夠用到激光測距儀。激1千米的距離，區(qū)分率要求1cm67ps。德國acam公司的時刻數(shù)字轉換TDC-GP2是脈沖式激光測距儀時差〔TOF〕測量超級抱負的選擇。激光放射裝置放射出光TDC-GP2start從物體傳回的反射脈沖到達了光電探測器〔接收電路〕則給TDCStopStartStopTDC-GP2TDCGP2當中距離的測量除與TDC-GP2的時差測量精度有關外還與很多其他因素有關系：激光峰值功率激光束發(fā)散程度光學元件局部光傳輸?shù)拿襟w(空氣，雨天，霧天等)物體的光反射力量-光接收部份的靈敏程度等等被測物體特性和傳輸媒介的鐵性一般是由應用的條件給出的，那么能夠依據(jù)應用的條件來選擇激光的放射器〔波長，驅動條件，光束的特性等〕和接收。測量的范圍在激光峰值功率更高和信噪比更高的情形下也會相應增加。那么時差測量的精度除與TDC-GP2芯片本身測量精度有關系外還與激光的脈沖特性有關，比方脈沖的外形〔寬度，上升下降沿的時刻，和探測器帶寬和信號處置電路。對于tdc-gp2而言，脈沖信號的速度越快，帶寬越寬，則測量精度相應得會越高。那么上面所述的一些需要留意的問題在這里我們并不做爭論，我們假設其他方面都已經(jīng)解決，那么這里我們著重介紹一下如何應用單片機和TDC