激光测距(非常详细)-1.ppt

N的确定： 结论： 1、采用两个频率，能使最大可测量距离增大倍 倍， （f2=Kf1）； 2、当 时，采用 计算D值； 3、当 时，采用 计算D值； 4、可采用多个频率进行测量。 如取： 例：设测量仪器的分辨率为0.01m，最大可测距离为100m，测相精度为 ，采用2个频率测量，设计L1·L2及f1，f2。 （1）求L1： 所以：L1=10m （2）求测距放大倍率： （3）求K：由 （4）求L2： （5）求f1和f2 （二）第二方案：采用一个精频：如f1=15MHz，相应L1=10m，和一个粗频：如f2=150KHz，相应L1=1000m，粗尺确定（1-1000）m的距离，电尺长度为1000m，（测量精度为1m），精尺确定（0.01-10）m的距离，电尺长度为10m，（测量精度为0.01m）。 注：测相精度为1/1000。 该方案既扩大了可测距离，又提高了测量精度。 三、相位差的测量 1、移相法：通过移相器改变参考信号的相位使之与测距信号位相一致即可得相位差值Δφ。 2、脉冲填充法：将参考信号与测距信号的正弦波整形成方波，微分后触发计数器并在开、关门之间填充晶振脉冲，从而得到位相差值。见下图。 四、相位测距仪的光学系统 和激光脉冲测距仪原理基本相同，但需设置角偶反射器（角锥镜、三面直角棱镜）。 代入上式，整理得 以光电探测器所能探得的最小光功率Pmin代替上式中的探测功率Pr，则可得最大探测距离Rmax为： 结论： 1、激光发射能量大对测距有利： 若已知脉冲激光单脉冲能量E（J），和脉宽τ（s），则可由下式求其峰值功率Pt。 Pt=Et/τ 例：对YAG激光器：已知τ=5ns=5×10-9sec， Et=10mJ=10×10-3J 但增大单脉冲能量必须提阈值电压，这将导致: 1）能耗上升，2）电磁干扰增大，3）氙灯寿命减少。 2、小的激光发散角： 措施：增大扩束准直系统的角放大率。 3、高透过率光学系统； 4、大的接收孔径角； 5、大目标对测距有利； 6、高灵敏度探测器。 二、光电读数 因为 测距仪的最小脉冲正量δ为： 令N=1 例：设fT=150MHz=1.5×108Hz，C=3×108m 三、测距精度 对 求偏微分， · 分析ΔN产生的误差： （2）光电计数误差： 可产生±1个脉冲当量的误差，且影响2次： （1）瞄准误差 四、测距仪光学原理框图 五、激光接收光学系统 （一）激光接受光学系统的两种基本型式 1、出瞳探测系统 场镜的作用是减小探测器口径，并使孔径光栏成像在光电探测器上 设计时满足以下关系： 式中：β为横向放大倍率，φ0为光电探器光敏面直径。 解以上方程组，可得 2、出窗探测系统 （二）设计中几个光学参数的讨论 1、接受物镜相对孔径 和探测器光敏面（φ0）的关系。 对出窗探测系统，设接收物镜口径为D，视场角为w，在象面上光斑直径为φ，则当w很小时，可用下式建立它们之间的关系： 在出窗探测系统中，光敏面置于象面处，设光电探测器的光敏面为φ0，一般取：φ≤0.8φ0 即2wfˊ≤0.8φ0， 所以?′≤ 注意： 越大，接收能量越多，但光学系统象差愈难校正。 例：若取 ，雪崩二极管光敏面直径为：φ0 =1mm 2W=2.9°=50×10-3rad， 则由上式可得D=3.2mm 此时fˊ=16（mm） 这样光探测系统显然是不合理的，因此，需要调整系统参数。 例如，若将探测器换为光电倍增管，并取φ0=20mm