小型半导体激光测距及应用研究

【摘要】： 本文首先分析了激光测距的四种方法,即脉冲激光测距法、相位测距法、三角测距法、反馈测距法的基本工作原理及其相应的特点。接着在此基础上主要分析研究了脉冲半导体激光测距仪。 半导体激光测距仪包括带有分划板的瞄准望远系统;高功率窄脉宽脉冲激光器、驱动电源和激光发射系统;高灵敏度低噪声红外光电二极管、接收、放大电路和接收系统;信号处理、距离测定、模式处理、CPU芯片和LED显示:省电电源模块与逻辑电路控制的供电电源。 半导体激光测距仪的光学系统由望远瞄准系统、激光发射系统、激光接收系统和数据投影显示四大部分组成,并对以上系统做了详细的研究。 半导体激光测距仪电路系统主要包括发射系统、接收系统及时间测量单元。为了提高脉沖激光测距精度,要求激光发射脉沖宽度窄、能量高、测量脉冲的转换速率快、接收系统的带宽宽,同时提高飞行时间测量的精度。 在激光发射方面,使用专用的激光二极管和高性能驱动芯片产生高质量的光脉冲作为测距信号;在光信号接收方面,使用对特殊波长响应度极高的低噪声的雪崩二极管作为接收器件,利用高带宽放大芯片提取有用信号。对单片微机固有计数频率低,计数量化误差大和延时不固定等问题,利用TDC时间转换器精度高和微机控制功能强的优势提出了基于TDC的激光测距方案,该系统采用了时间数字转换芯片TDC-GP1有效地减小了电路规模,提高了系统的可靠性、灵活性、适应性,缩短了开发周期。