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相位式半导体激光测距系统的研究

徐陵  
【摘要】: 激光测距是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术,因其良好的精确度特性而广泛的应用在军事和民用领域,而相位式激光测距因其高精度特性在中短距离测量中能获得更好的应用。 基于正弦波调制的相位式测距原理,本文研制了相位式半导体激光测距仪。本文利用半导体激光器良好的调制特性,对其注入电流进行调制,使激光器输出光强随调制信号变化。通过光强信号发射前和接收到的反射光的相位差信息便可以测得距离值。此法的关键在于相位测量的精度,本文介绍的数字混频、鉴相方案,鉴相精度1°。 本文首先分析了相位式激光测距的原理,然后从器件的选用,到各个部分电路的设计,给出了整个相位式半导体激光测距仪的电路系统实现方案。整个电路系统包括了五大部分,它们分别是:半导体激光器的调制驱动电路、光电检测放大滤波电路、锁相环频率综合电路、数字混频、鉴相电路以及计数显示电路。本文对光电检测电路和数字混频、鉴相电路作了重点分析,并进行了电路仿真和实验测试。 在进行电路设计时,采用ORCAD PSpice A/D软件进行仿真,通过仿真结果不断完善方案。 本论文也对系统以后的改进作了一些探讨,以及对研究工作的总结和展望。


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