激光脈冲测距实验报告.docVIP

PAGE PAGE 1 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） 目录 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc11471 一 工作原理 PAGEREF _Toc11471 2 HYPERLINK \l _Toc29278 （1）测距仪工作原理 PAGEREF _Toc29278 2 HYPERLINK \l _Toc18061 （2） 激光脉冲测距仪光学原理结构 PAGEREF _Toc18061 2 HYPERLINK \l _Toc8605 （3） 测距仪的大致结构组成 PAGEREF _Toc8605 3 HYPERLINK \l _Toc30470 （4） 主要的工作过程 PAGEREF _Toc30470 3 HYPERLINK \l _Toc15022 （5） 激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 PAGEREF _Toc15022 4 HYPERLINK \l _Toc31999 二 激光脉冲测距的应用领域 PAGEREF _Toc31999 4 HYPERLINK \l _Toc17242 三 关键问题及解决方法 PAGEREF _Toc17242 6 HYPERLINK \l _Toc26834 （1）优点 PAGEREF _Toc26834 6 HYPERLINK \l _Toc28035 （2）问题及解决方案 PAGEREF _Toc28035 7 一 工作原理 （1）测距仪工作原理 现在就脉测距仪冲激光测距简要叙述其工作原理。简单地讲，脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发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往返的时间 t，光速 c 和往返时间t 的乘积的一半，就是测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备以下四个模块：激光发射模块；激光接收模块；距离计算与显示模块；激光准直与聚焦模块，如图 2-1 所示。系统工作时，由发射单元发出一束激光，到达待测目标物后漫反射回来，经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元计算完毕后显示目标物距离。在测距点向被测目标发射一束强窄激光脉冲，光脉冲传输到目标上以后，其中一小部分激光反射回测距点被测距系统光功能接收器所接受。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为 t，那么被测目标的距离 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往返时间。 R=C*T/2 (公式1) 图一脉冲激光测距系统原理框图 （2） 激光脉冲测距仪光学原理结构 图二 （3） 测距仪的大致结构组成 脉冲激光测距仪主要由脉冲激光发射系统、光电接收系统、门控电路、时钟脉冲振荡器以及计数显示电路组成 （4） 主要的工作过程 其工作过程大致如下：首先接通电源，复原电路给出复原信号，使整机复原，准备进行测量；同时触发脉冲激光发生器，产生激光脉冲。该激光脉冲有一小部分能量由参考信号取样器直接送到接收系统，作为计时的起始点。大部分光脉冲能量射向待测目标，由目标反射回测距仪的光脉冲能量被接收系统接收，这就是回波信号。参考信号和回波信号先后由光电探测器转换成为电脉冲，并加以放大和整形。整形后的参考信号能触发器翻转，控制计数器开始对晶格振荡器发出的时钟脉冲进行计数。整形后的回波信号使触发器的输出翻转无效，从而使计数器停止工作。这样，根据计数器的输出即可计算出待测目标的距离。三 实验装置实验装置包括“激光脉冲发射、接收电路”和“单片机开放板”。 （5） 激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 激光脉冲发射/接收电路板原理框图如图2.3所示。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。板子下端的EPM3032被编程为计数器，对125MHz晶振进行计数。其计数的开门信号来自上端的TX信号，关门信号来自PD的输出。计数器的计数结果采用12位二进制数据输出，对应的时间范围为0~32.7?s。 二 激光脉冲测距的应用领域 HYPERLINK /z/a/index_61_1.html 激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法.脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发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