激光脉冲测距实验报告

激光脉冲测距组长：孙汉林(制作PPT)组员：张莹〔讲解〕吕富敏〔制作报告〕名目\l“_TOC_250009“工作原理 3\l“_TOC_250008“测距仪工作原理 3\l“_TOC_250007“激光脉冲测距仪光学原理构造 3\l“_TOC_250006“测距仪的大致构造组成 4\l“_TOC_250005“主要的工作进程 4\l“_TOC_250004“激光脉冲放射、接收电路板组成及工作原理 5\l“_TOC_250003“二激光脉冲测距的应用领域 5\l“_TOC_250002“三关键问题及解决方式 6\l“_TOC_250001“特长 6\l“_TOC_250000“问题及解决方案 7—工作原理测距仪工作原理此刻就脉测距仪冲激光测距简要表达其工作原理。简洁地讲，脉冲法测距tc和来回时刻t距仪和被测量物体之间的距离。一般一个典型的激光测距系统应具有以下四个2-1所示。系统工作时，由放射单元发出一束激光，抵达待测目标物脉冲在放射点与目标间来回一次所经受的时刻距离为D为：式中：c为激光在大气中的传播速度；D为待测距离；t为激光在待测距离上的来回时刻。R=C*T/2 (公式1)图一脉冲激光测距系统原理框图激光脉冲测距仪光学原理构造图二测距仪的大致构造组成振荡器和计数显示电路组成主要的工作进程工作。如此，依据计数器的输出即可计算出待测目标的距离。三试验装置试验装置包括“激光脉冲放射、接收电路”和“单片机开放板”。激光脉冲放射、接收电路板组成及工作原理激光脉冲放射/接收电路板原理框图如下图。图中EPM3032为CPLD；MAX3656为激光驱动器；MAX3747为限幅放大器；T22为单端信号到差分信号转换芯片；T23为差分信号到单端信号转换芯片；LD为半导体激光器；PD为光电探测器。板子上端的EPM3032被编程为脉冲发生器，输出重复频率为1KHz，脉冲宽度为48ns的电脉冲信号。此信号经MAX3656放大后驱动LD发光。板子下EPM3032被编程为计数器，对125MHz晶振进展计数。其计数的开门信号来TX信号，关门信号来自PD的输出。计数器的计数结果承受12位二进制数据输出，对应的时刻范围为0~s。测距仪一般承受两种方式来测量距离:脉冲法和相位法.脉冲法测距的进程是如此的:测距仪放射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收.测距仪同时记录激光来回的时刻.光速和来回时刻的乘积的一半.就是测距仪和被测量物体之+/-1米左右.另外.此类测距仪的测量15米左右。激光测距仪已经被普遍应用于以下领域:电力.水利.通信.环境.建筑.地质.警务.消防.爆破.航海.铁路.反恐/军事.农业.林业.房地产.休闲/户外运动等。由于激光在亮度、方向性、单色性和相干性等方面都有不俗的特点，它一消灭激光切割、激光打孔〔包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等、激光淬火、热处置、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。有关于激光的争论与生产制造也如火如荼地开展了起来。些独特的特点：激光的亮度高。固体的亮度更可高达1011W／cm2Sr这是由于激光虽〕，这也是激光可用于星际测量的根本缘由所在；激光的单色性好。这是由于激光的光谱频率组成单一。以后仍旧能够维持直线传输；到他们都做不到的情形，比方说切割钢材。最先的领域〔1960年产生，1962年即被应用于地球与月球间距离的测量。测量业需求多，而且起着日趋重要的作用。特长脉冲激光测距法相较相位激光测距法有以下几项特长：的距离远必持续光波型激光测距仪要长。其次，测距速度较快。第三，不需要合作目标，隐蔽性和安全性好。快等特点，本试验中咱们选择脉冲激光测距法作为整体系统的测距方式。问题及解决方案在脉冲式激光测距仪的设计当中，时差测量成了一个影响整个测量精度最反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等都能够用到激光测距仪。激1千米的距离，区分率要求1cm67ps。德国acam公司的时刻数字转换TDC-GP2是脉冲式激光测距仪时差〔TOF〕测量超级抱负的选择。激光放射装置放射出光TDC-GP2start从物体传回的反射脉冲到达了光电探测器〔接收电路〕则给TDCStopStartStopTDC-GP2TDCGP2当中距离的测量除与TDC-GP2的时差测量精度有关外还与很多其他因素有关系：激光峰值功率激光束发散程度光学元件局部光传输的媒体(空气，雨天，雾天等)物体的光反射力量-光接收部份的灵敏程度等等被测物体特性和传输媒介的铁性一般是由应用的条件给出的，那么能够依据应用的条件来选择激光的放射器〔波长，驱动条件，光束的特性等〕和接收。测量的范围在激光峰值功率更高和信噪比更高的情形下也会相应增加。那么时差测量的精度除与TDC-GP2芯片本身测量精度有关系外还与激光的脉冲特性有关，比方脉冲的外形〔宽度，上升下降沿的时刻，和探测器带宽和信号处置电路。对于tdc-gp2而言，脉冲信号的速度越快，带宽越宽，则测量精度相应得会越高。那么上面所述的一些需要留意的问题在这里我们并不做争论，我们假设其他方面都已经解决，那么这里我们着重介绍一下如何应用单片机和TDC