激光測(cè)距儀ppt 2

1、 激光測(cè)距儀 測(cè)距原理 系統(tǒng)原理圖 發(fā)射部分 時(shí)間放大 接收部分 單片機(jī) 顯示部分 測(cè)距原理 激光脈沖測(cè)距與雷達(dá)測(cè)距在原理上是完全相同的。在 測(cè)距點(diǎn)激光發(fā)射機(jī)向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，光脈沖穿過(guò) 大氣到達(dá)目標(biāo)，其中一小部分激光經(jīng)目標(biāo)反射后返回測(cè)距 點(diǎn)，并被測(cè)距機(jī)上的探測(cè)系統(tǒng)接收。測(cè)出從激光發(fā)射時(shí)刻 到反射光被接收時(shí)刻之間的時(shí)間間隔t，根據(jù)已知光速， 即可求出被測(cè)目標(biāo)的距離R為 測(cè)距原理框圖 原理圖 系統(tǒng)原理圖 時(shí)間放大 利用電容器C 作為儲(chǔ)能元件, 在時(shí)間t 內(nèi)K1 閉合, K2 斷開(kāi), 電容器C 被 充電, 充電時(shí)間越長(zhǎng), 電容器C 上的電壓越高; 當(dāng)接收到激光回波脈沖 時(shí), K1 斷開(kāi), K

2、2 閉合, 電容器C 放電, 放電時(shí)間就是單片機(jī)定時(shí)器所計(jì) 時(shí)間T。 時(shí)間放大原理圖 I1 I2 (1) (2) 如圖（1）中的I1，I2可以用圖（2）來(lái)做，圖（2）的輸出電流為 接收電路部分 這個(gè)部分的作用是將接受到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由于此時(shí)的信號(hào)比較微弱而且伴隨 有大量的噪聲信號(hào)，所以需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大以及濾波，從而得到合適的電信號(hào)。電路分為 以下幾個(gè)部分：光電探測(cè)器、前置放大電路、濾波電路和主放大電路。 光電探測(cè)器 可以作為光電探測(cè)器的器件有很多，經(jīng)過(guò)多方查找資料，雪崩二極 管所需電壓太大，光電倍增管價(jià)格太高，光電池面積太大，由于從目標(biāo) 反射回來(lái)的待檢測(cè)光信號(hào)非常微弱，為了避免噪聲以

3、及暗電流干擾，同 時(shí)考慮到成本的問(wèn)題，最終我們選擇的是硅光電二極管。 前置放大器電路 參考資料我們采用了集成運(yùn)算放大器OPA656，以下是電路圖： 濾波電路 為了讓電路簡(jiǎn)潔并具有良好的信噪比，保證精確測(cè)量，濾波電路 采用有源帶通濾波器，保證某一頻段內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，但抑制該頻段以 外的信號(hào)。 主放大電路 我們參考資料，選用集成放大器LM308，同時(shí)采用正比例放大電 路，放大電路的放大倍數(shù)即該主放大器的放大倍數(shù)為 A=1+R6/R8。 激光測(cè)距方案和關(guān)鍵部件系統(tǒng) 半導(dǎo)體激光器 半導(dǎo)體激光器自1962 問(wèn)世以來(lái)發(fā)展迅速，目前商 品化的半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)范圍幾乎涵蓋了從紫外 到遠(yuǎn)紅外（0.32534m）的

4、光譜區(qū)域，且具有體 積小、重量輕、易于與其它器件集成等優(yōu)點(diǎn)。本 課題采用的是650nm 的半導(dǎo)體激光器，其價(jià)格低 廉，體積較小、可以調(diào)制成脈沖激光，功率為 35mW。 激光測(cè)距方案和關(guān)鍵部件系統(tǒng) 光信號(hào)接收系統(tǒng) 激光測(cè)距儀的接收系統(tǒng)首先將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)，之后再進(jìn)行放大、分析和計(jì)算。接收系統(tǒng) 中的光電探測(cè)器一般采用光電二極管或雪崩光電 二極管，考慮到盡管雪崩光電二極管具有測(cè)量靈 敏度高、時(shí)間相應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其工作時(shí) 所需電壓很高（一般為100V200V），不利于系 統(tǒng)的小型化和集成化，因此，我們選用了靈敏度 相對(duì)較高，且時(shí)間響應(yīng)快（10GHz）、暗電流低 （1nA）的由威睿晶科電子有限公司生產(chǎn)的 VPP-111-111-10016型硅光二極管。 激光測(cè)距方案和關(guān)鍵部件系統(tǒng) 高精度時(shí)間測(cè)量技術(shù) 采用脈沖方式進(jìn)行激光測(cè)距，距離的獲得是通過(guò)測(cè)量激光 由發(fā)射端到目標(biāo)端來(lái)回往返所需的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于光 在空氣中的傳播速度約為3108 米秒，如果要達(dá)到距離 精度在厘米范圍之內(nèi)的精度，時(shí)間測(cè)量精度要在66 皮秒 之內(nèi)，如此高的精度，僅靠傳統(tǒng)的單片機(jī)計(jì)時(shí)電路是無(wú)法 實(shí)現(xiàn)的。因此，本課題的核心問(wèn)題就是要解決高精度的時(shí) 間測(cè)量。國(guó)內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)和公司都開(kāi)展過(guò)這方面的研 究，也報(bào)了許多不同精度、不同適用范圍、不同質(zhì)量、不