TDCGP22在激光測距中的應(yīng)用

1、TDC-GP22在激光測距中的應(yīng)用摘要：有幾種不同的方法來實現(xiàn)一個激光測距儀，原理上它們是相似的,都是發(fā)射光脈沖,然后接收。一旦返回脈沖被接收到,一些簡單的算術(shù)和幾何公式被用來計算光脈沖的飛行距離，例如：三角測量、調(diào)頻連續(xù)波、飛行時間等，這些不同的方法都有自己的優(yōu)缺點。 三角測量距離小于10m,精度較高達(dá)um級別，依賴于表面,便宜,結(jié)實；調(diào)頻連續(xù)波測量距離小于200m，精度為厘米級別，低生產(chǎn)成本,測量速度慢；飛行時間測量距離可達(dá)幾公里，同時可將誤差控制在mm級別，反應(yīng)時間短,價格昂貴,沒有光圈。對于長距離測距來講，采用飛行時間測距是最為有效的一種方案，本文介紹了基于TDC-GP22的飛行時間測

2、量方案在激光測距中的應(yīng)用。關(guān)鍵字：TDC-GP22,飛行時間，激光測距1飛行時間 飛行時間 ，這是一個光脈沖前往目標(biāo)并返回的時間。已知光的速度,和精確的測量結(jié)果:飛行時間,可以計算出距離。許多脈沖順序被發(fā)射,平均響應(yīng)時間是最常用的。這種技術(shù)要求非常精確的亞納秒定時電路。測量距離用激光或激光掃描儀很好的被建立你會發(fā)現(xiàn)這個技術(shù)在地質(zhì)測量系統(tǒng),安全系統(tǒng), 生產(chǎn)控制系統(tǒng)中,甚至高爾夫系統(tǒng)中?；谝獪y量的距離,不同的方法被使用。小距離,通過三角測量。使用這種方法實現(xiàn)的方案是在微米范圍內(nèi),但只有幾米的最大范圍是有限的。對于100 米左右的距離,人經(jīng)常使用的相移測量技術(shù)。進(jìn)行激光調(diào)制,傳出和傳入的光之間的相

3、移給出距離。為了達(dá)到毫米范圍內(nèi)的分辨率,非常高的采樣率是必要的。只有帶有高電流消耗的低測量頻率是可能的。使用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,人們有了捷徑來數(shù)字化飛行時間。它使直接測量光的飛行時間成 為可能。原理很簡單,但是細(xì)節(jié)是難點!眾所周知,光的飛行速度很快。 因此, 必須能夠處理極短的時間。在僅僅1微秒的時間里,光線就可以穿過 300 米! 高分辨率意味著在時間測量中的最高精度。一般情況下,光線能夠通過一個物體和鏡子反射回來,所有光線通過兩倍的實際距離。 所以我們得出: 數(shù)據(jù)表：這個范圍非常適合使用 TDC-GP22。單個芯片TDC有一個單一的分辨率90ps ,它相當(dāng)于13.5mm 距離。 通過平均可以提

4、高分辨率到<10 ps or< 1.5mm。TDC-GP22是一個非常通用的集成電路,它可以在不同的模式下被使用。具體哪個模式被選擇,我們看一下具體的說明: 2.測量范圍從 0 到 300m TDC-GP22 測量模式 1 概述 · 測量范圍從 3.5 ns 到 2.0 s (0 到 2.0 s 在不同的 Stop 通道之間) · Typ. 90 ps 分辨率 rms (13.5 mm) · 可以通過平均來達(dá)到更好的分辨率 · 直到每秒 500,000 次測量 · 20 ns 最小脈沖間隔, 最多接受 4 個脈沖 · 對于

5、每一個通道的四次采樣能力 · 對于每個通道可選擇上升 和/或 下降沿觸發(fā) · 窗口功能的使能引腳 · 典型應(yīng)用: 手持激光測距儀:可以達(dá)到 300 m, 聲速槍 框架圖 圖 2.1 框架圖 測量范圍1 溫度對于發(fā)射和接受途徑上影響,可以通過測量參考光束和反射光束之間的間隔來消除。所以,TDC 從微處理器得到一個假測量的開始。光學(xué)參考觸發(fā)Stop1,反射光束觸發(fā) Stop2。 優(yōu)勢 · 可以測量到零納秒 ·帶有激活的噪聲單元的平均可以提高測量結(jié)果 (EN_STARTNOISE = “1”) · TDC 有必須的統(tǒng)計功能實現(xiàn)通過平均提高分

6、辨率3 測量范圍從 75 米 到 公里級別 TDC-GP22 測量模式 2測量模式2提供遠(yuǎn)距離測量,可以到幾公里。但是它的測量范圍下端受限。測量模式2需要最小2*Tref在Star和Stop1之間。 概述 · 相對于一個開始通道,一個stop通道。 · 典型22ps/45ps/90ps分辨率 · 測量范圍從2 x Tref到4 ms 4MHz · 2 x Tref 脈沖對分辨率 · 3 個綜合采樣能力, 完全的自動校準(zhǔn) · 可選擇上升沿/下降沿觸發(fā) · 集成的可編程窗口,每個 Stop 精度 10 納秒 · 典型應(yīng)用: 長距離測距儀(狩獵,高爾夫,測儀器) 框架圖圖3.1 框架圖 測量模式 24 寬范圍應(yīng)用設(shè)計 有些應(yīng)用程序可能希望短期和長期相結(jié)合的測量范圍。對此,有必要在測量模式 1(短距離)和測量模式 2(長距離)之間進(jìn)行切換。這可以通過使用由微處理器控制的兩個TDC-GP22 設(shè)備,覆蓋兩個測量模式。 基本原理圖：圖 4.1 基本原理圖 總結(jié)：激光測距最主要的難點就是時刻鑒別精度和時間間隔測量精度，影響時刻鑒別精度的因素主要是回波幅度的不穩(wěn)定，影響時間間隔測量精度的因素則包括計數(shù)器時鐘頻率、計數(shù)量化誤差、晶體振蕩器頻率穩(wěn)