便携式相位半导体激光测距仪的研究

论文摘要

激光测距是一种被广泛应用于军事和民用领域的精密测量距离技术,在几种不同的激光测距方法中适用于中短程测量距离的方式就是利用相位法激光测距进行测量。本文针对相位法激光测量的基本原理进行了研究,同时分析了其他几种激光测距方式与相位法激光测距方式的差别。本文所设计的便携式相位半导体激光测距仪主要分三大部分：发射部分、接收部分和数字测相及信号处理部分。发射部分的设计中使用了便于相位调制的半导体激光器作为光源,对光源调制电路和半导体激光器的发射准直系统进行了设计；接收部分使用雪崩二极管(APD)作为非合作目标回波的光电接收器件,研究和设计了APD反向击穿电路和放大滤波电路；数字测相及信号处理部分利用锁相环芯片产生本振信号混频,通过使用高精度时间间隔测量芯片TDC—P2使测量精度理论值达到0.2mm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 激光测距国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本课题主要研究内容和创新
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 论文创新
• 第二章 激光测距的基本理论
• 2.1 脉冲法激光测距
• 2.2 三角法激光测距
• 2.3 干涉法激光测距
• 2.4 相位法激光测距
• 2.4.1 相位法激光测距的基本原理
• 2.4.2 相位法激光测距仪中测尺频率的选择方式
• 2.4.3 相位测量方法
• 第三章 便携式相位半导体激光测距仪的设计
• 3.1 相位半导体激光测距仪系统的组成
• 3.2 激光器的选择
• 3.3 信号发生器的选择
• 3.4 光电检测器件的选取
• 3.4.1 光敏电阻
• 3.4.2 光电池
• 3.4.3 PIN型硅光电二极管
• 3.4.4 光电三极管
• 3.4.5 雪崩二极管APD
• 3.5 光电接收器电路设计
• 3.6 锁相环电路设计
• 3.6.1 三种相位比较器
• 3.6.2 锁相环电路设计
• 3.7 数字混频电路设计
• 3.8 相位检测
• 第四章 相位半导体激光测距仪中光束准直技术的研究
• 4.1 半导体激光器准直
• 4.2 准直设计方案
• 4.3 发射准直非球面透镜的设计
• 结论
• 致谢
• 参考文献