激光测距实验报告-第八组-王云龙.docVIP

PAGE\*Arabic1/NUMPAGES\*Arabic17

激光脉冲测距实验报告

指导老师：王茜蒨、彭中、柯钧

组别：第八组

组长：王云龙1120141007

组员：皮雨田1120141057

徐孟南1120131103

激光脉冲测距实验报告

目录

TOC\o1-3\h\z\u1实验人员及分工 2

2实验目的 2

3实验装置组成及原理 2

4实验步骤及结果 2

5加分实验实验步骤及结果 2

6实验总结 2

6.1遇到的问题及解决办法 2

6.2心得感悟 2

6.3意见和建议 2

7思考题 2

1实验人员及分工

姓名

学号

职务

分工情况

王云龙

1120141007

组长

单片机学习，编程，实验报告撰写，组织协调工作

皮雨田

1120141057

组员

查阅相关资料

徐孟南

1120131103

组员

文献检索

2实验目的

通过学习激光脉冲测距的工作原理；了解激光脉冲测距系统的组成；搭建室内模拟激光脉冲测距系统进行正确测距，为今后的工程设计奠定理论基础和工程实践基础。

3实验装置组成及原理

激光脉冲测距与雷达测距在原理上是完全相同的，如图2.1所示。在测距点激光发射机向被测目标发射激光脉冲，光脉冲穿过大气到达目标，其中一小部分激光经目标反射后返回测距点，并被测距机上的探测系统接收。测出从激光发射时刻到反射光被接收时刻之间的时间间隔t，根据已知光速，即可求出被测目标的距离R为

式中c为光速。真空中的光速是一个精确的物理常数

c0=2X108m/s

海平面或近地面的平均大气折射率n为

n=1.000275266

故近地面大气中的光速c为

c=2.9971×108m/s

可见，激光测距机的任务就是准确地测定时间间隔t。当不考虑大气中光速的微小变化时，测距精度ΔR主要是由测时精度Δt确定的

实际脉冲激光测距机中是利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来测定时间间隔t的。时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲振荡，脉冲计数器的作用是对晶振产生的电脉冲个数进行计数。设晶体振荡器产生的电脉冲频率为f，则脉冲间隔fT1=。若从激光脉冲发出时刻脉冲计数器开始计数，到反射光被接收时刻停止计数，设这段时间内脉冲计数器共计得脉冲个数为m，则可计算出被测目标的距离为

相应的测距精度为

可见，脉冲激光测距机的测距精度由晶振的频率决定。常用军用激光测距仪的晶振频率有15MHz、30MHz、75MHz和150MHz等，与其相对应的测距精度分别为±l0m、±5m、±2m和±lm。晶振的频率愈高，测距精度就愈高，但随之而来的，不仅是计数器的技术难度增加，而且要求激光脉冲的宽度愈窄，激光器的难度也增加。

对脉冲测距系统，计数器的“开门”信号是由取出—小部分发射激光脉冲经光电探测器转换成电信号形成的，计数器的“关门”信号则是由目标激光回波到达测距机经光电探测器转换成电信号形成的。这两个信号既可由同一探测器提供，也可用两个探测器提供。

脉冲激光测距机由激光器、发射光学系统、接收及瞄准光学系统、取样及回波探测放大系统、计数及显示器和电源几部分组成，如图所示

系统操作人员一旦下达发射激光的命令，激光器发射一束窄激光脉冲，经发射光学系统扩束后射向目标，其中一小部分经取样后启动计数器开始计数。被目标反射回来的激光回波经测距机的接收和瞄准光学系统，聚焦到前面有窄带滤光片的光探测器上。由探测器将其转变为电信号，再经过取样及回波探测放大系统处理后产生“关门”信号用于关闭计数器。由计数器计得的脉冲个数计算出目标距离，再通过显示器显示出来。

实验装置包括“激光脉冲发射/接收电路板”和“单片机实验板”。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