激光測量技術(shù)方案

激光測量技術(shù)方案是通過測量激光光束在待測距離上往返傳播的時(shí)間來換算距離的，其換算公式為：(2.1)式中d為待測距離;c為激光在大氣中傳播的速度；t為激光在待測距離上的往返傳播時(shí)間。這里，c作為己知量，t作為待測量。激光脈沖測距儀的工作過程大致如下：當(dāng)測距儀對準(zhǔn)目標(biāo)后,激光器就發(fā)出一個(gè)很強(qiáng)很窄的光脈沖，這個(gè)光脈沖經(jīng)過發(fā)射望遠(yuǎn)鏡，壓縮了它的發(fā)散角。在脈沖發(fā)射出去的同時(shí)，其中極小一部分光立即由兩塊反射鏡反射而進(jìn)入接收望遠(yuǎn)鏡,它作為發(fā)射參考信號，用來標(biāo)定激光發(fā)出的時(shí)間。參考信號進(jìn)入接收望遠(yuǎn)鏡后，經(jīng)過濾光片到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器(光電倍增管或光電二極管等光電元件)，于是光信號變成電信號，即光脈沖變成電脈沖。這個(gè)電脈沖經(jīng)放大，整形后送入時(shí)間測量系統(tǒng)，使其開始計(jì)時(shí)。而射向目標(biāo)的光脈沖，由于目標(biāo)的漫反射作用，總有一部分光從原路反射回來，而進(jìn)入接收望遠(yuǎn)鏡，它同樣經(jīng)過濾光片，光電轉(zhuǎn)換器，放大整形電路而進(jìn)入時(shí)間測量系統(tǒng)，使其停止計(jì)時(shí)。由此便可以得到激光往返的時(shí)間。接收系統(tǒng)綜合以上幾點(diǎn)要求；由于激光（8號的波長為905nm應(yīng)該使用對該波長響應(yīng)度比較高的S—APD作為接收器件。芙區(qū)EG&G公司生產(chǎn)的C3O724E波長在800至950nm一股有綿ffi的哺應(yīng)度.礙印二9A/W（@T=220M=15.X=900nm）.接收器頁往為0.5mm.四應(yīng)時(shí)間ir^5ns.并且沒有下降時(shí)的檢用.該器件工作在對遑度芟化比較不敏感的區(qū)域（-40-70工）?因此很容易在沒有爲(wèi)度補(bǔ)償?shù)那闆r下實(shí)現(xiàn)搔牧.嗓聲較低.所以比牧適合于在討景維照度較高的應(yīng)用場合.足比較理想的光電接收器件?具仮棗歟見取3.1.SiAPD—LowCut圧少Volumfr-400n?ato10WInmTechnicalSpecirc-fitionmnteIMrt”如■DmMOWWIrtOw.■則?HOM?!■)Kf.MlMlWF節(jié)MDmmC?7?<n>n9(?iun)astil1a11CX7MPn?ika35Alti11ZcmdiMrTda^Cft3.1C30724E1要鑒數(shù)圈3.9C30724E的實(shí)劎出§3.13 C30724E反向偏JI發(fā)生電路C30724E需加反向偏斥才能產(chǎn)生寓刖效庾.山參考文獻(xiàn)剛町知.C30724E正?！缸鲿r(shí)需要住明極加上160V耳右的宜流反向偏乜才隧1?電路工作煤理及元件的城掙島壓發(fā)生電閉的主燙元件（也有二開關(guān)三極管①鉗能電感—餓流二極管D，以及輸出鴻波電容C和用F產(chǎn)生方波的集成電閒11-LM555CN.電協(xié)的基本工作飯理是當(dāng)三極怦T導(dǎo)通臥能雖從電添流入.井儲存于電曙L(fēng)中，由于三根管導(dǎo)通期可正向跑和壓降做小.因記這時(shí)-WD斥偏，負(fù)孜由濾波電零C供給陡匱.將電容中儲存的能誼9W/R祥放給員瓠當(dāng)三根帕8止時(shí)，電昭中的電流不能宛棗它上面產(chǎn)生的感底電劈阻止電說的減小，感應(yīng)電勢的極性為上負(fù)下正，二極骨D導(dǎo)通，電廉中陸存的能I;CL1V2）{A入電客〈充電入并供給負(fù)我.LM555CK集成宅路的作用念產(chǎn)生一龍須率的方液信號，使三極管周期性的導(dǎo)曙截止.從而在輸出端得到較奇的輸岀電總下面是商宦發(fā)主電賂原理用；由于選用的普通電感栩有-定的電滅飽和原.因此如果三極管的導(dǎo)連時(shí)閭太長，那么電感上流過的電沆褂達(dá)到飽札即電漑不能持續(xù)期長,所以這時(shí)惺并不能得到牧大的綿出電壓，反而由于頻率較小的關(guān)系，導(dǎo)致一極管上的功率損耗規(guī)大S再加上電容上漏電澆的彩響，如臬長時(shí)阿不能充電，反而將使輸出聯(lián)壓值減小■電黯的利用率久大澤任’片以要選掙合理的參數(shù)值?使從555電路中得到的周期能恰好?使電胳工作崔接圾傳別的狀態(tài)，這樣的設(shè)計(jì)能提寫電跌的轉(zhuǎn)化報(bào)率。同時(shí).由于電路工作在不飽和的狀態(tài)下.就可以逍過調(diào)節(jié)三般管的導(dǎo)通時(shí)間來較好的控制檢出電雇°在電感電液未到達(dá)飽和狀態(tài)時(shí).忽踣曾子的導(dǎo)通眩降.可以通過卞面的武子來計(jì)算輸出電壓?匕?出仝眩 (3.10)&武中：0是三極管導(dǎo)通時(shí)間；q是三極管的截止時(shí)i毗匕是輸出電壓：耳是電源提供的電;玉。rtl{3.10)可以看出，當(dāng)“很小，It亠招對比較大時(shí),就能夠得到很人的匕值=當(dāng)該電路工作在穩(wěn)圧狀崙時(shí)，輸出電用為恫定值匕，只婪適肖迭抒電容G.顯産使紋滾足夠小.如十要丈紋波為△匕、注流輸出電漉為人時(shí)?由千管于導(dǎo)通期間全部仇孩部由C.供電，因此C］取決于下要比咬大的輸呂電壓.就歸箜電感的飽期電涼盡可能更大?同時(shí)，在宋飽和狀態(tài)N也可以用增加電感的方法來得到較大的輸出屯玉”2電1E控制反慣電昭為了得到更加夯定的電壓，并旦使電壓徑?定范劇內(nèi)可謂，在高圧發(fā)生電路豐加入~個(gè)反鎖問路"這個(gè)反饋回路刊用輸出電壓怙來控制555集成電路的第5卿，使施5的輛出頻率以及占空比發(fā)生變化，從応起到控制輸出電壓嶺的作用。如圖3.11,555輸出方液液形，它的周期丁胡壞。其值由555電路中的電阻、電洛，以及％來決定，吳體的計(jì)算公式如下r7■產(chǎn)為十 In(寫學(xué)L) °?⑵卩穴-丫吋IgJnZ (3.13)555輸出方派ES死由以上兩式可以看出，逍改變鶴時(shí).◎運(yùn)不變前.只有￡發(fā)生了變化，也敎?zhǔn)钦f坂率和占寺比發(fā)生了支化?因?yàn)檑提?、變，所以乙”詵小於，￡也減小，使匕減仏G變大時(shí).7；也變大?便匕變大?為『使包感1：作在不館和的狀念下.杵所選的元舛參數(shù)下，應(yīng)諺使不小丁?30微秒。該電路可以產(chǎn)生的高壓人小由3J0.3U113式?jīng)Q定，其中3.12和33中的"巧即3?10式中抑“.該電烙可以提供的電流出下式?jīng)Q定:其中匚為漩過電凰的般大電涼?匕為輸出電壓。只姜元件摻數(shù)選擇恰當(dāng)?運(yùn)用這個(gè)電圧放大電路能將■倫入電壓放大到三I?倍以上「并且輸J1電叢有啜好的穩(wěn)定復(fù).該電路可以強(qiáng)供的電流約為0?泊■足以更動ATD正常工作.輸入電壓在5Y時(shí)，工作電澆約為0.1九輸出電壓】60哲可提供的電汽妁為0.5mA,§3.2前査放大器設(shè)計(jì)時(shí)置放大卷是■種用來完咸傳憊器與后續(xù)電躋性能匹配的部件，對比左要的性能要求由傳感希件質(zhì)和后續(xù)杜理疸烙的要求決定。對于半導(dǎo)體激光刻柜的比削前克放大爲(wèi)?Jan妥的性能要求是低嗓聲，這是兇為在對&合作目標(biāo)測更和定距的悄況卞，遊入接收機(jī)場的叵波功羞非常小.住橄光測陀嚶求的空視韭離電幗內(nèi)，放大腎的燥聲已經(jīng)成為探測的主要隔制說素，耘垛聲的前貿(mào)放大器就意味若大的捺測茹離.主放大器基本是用央提供足夠大的活益■以方便后續(xù)