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《武汉理工大学》 2008年
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近距离激光测距传感器的研究与设计

黄少军  
【摘要】: 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,能非常精确地测出被测距离的实际值。随着空间技术和航天工业的发展,空间距离测量已成为空间领域的重要研究内容。激光测距技术综合了激光器技术、光子探测技术、计算机技术等多项技术,以其测距精度高、测程大、可靠性高等特点,满足了空间目标高精度、大测程测距的要求,在空间测量领域获得了广泛应用。 通过对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。本课题针对近距离激光传感器,对相位法激光测距关键技术进行了研究。完成的主要工作如下: 研制了以直接数字合成集成电路为核心器件的调制信号发生电路。该电路生成的正弦信号,频率分辨力为0.02Hz,短期稳定度可达10-~7,可实现调制信号频率的连续、精密调节,为实现高精度测距奠定了基础,可实现多频切换。 设计了一种高可靠性的半导体激光器调制电路,该电路中的恒流驱动单元和限流单元,在实现对半导体激光器的高精度调制的同时,有效避免了半导体激光器因过流而导致的击穿。 针对微弱激光信号的探测,设计了以高灵敏度雪崩二极管为核心的回光探测电路,提高了系统的灵敏度,增大了系统的作用距离,提高了测量精度。 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。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP212;TN247

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