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一种用于激光雷达成像多狭缝条纹相机的研制

作　者: 侯丽峰
导　师: 任兆玉
学　校: 西北大学
专　业: 光学
关键词: 多狭缝条纹相机条纹变像管非扫描三维成像激光雷达雪崩管 MOSFET
分类号: TN958.98
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

研制了一种具有高时间分辨率和高空间分辨率的多狭缝条纹相机,相机主要应用于非扫描三维成像激光雷达。相机主要包括三部分:光纤变换器、电子控制系统以及多狭缝条纹变像管。本文首先介绍了多狭缝条纹相机非扫描三维成像激光雷达的原理,详细阐述了光纤变换器和该相机电控系统的设计原理和结果。然后对多狭缝条纹相机的核心部分—多狭缝条纹变像管进行设计,我们采用有限元法和边界元法对电场进行求解,利用电子在电场中的运动理论和蒙特卡罗方法,对大量初始的光电子特性进行抽样并对它们的运动轨迹进行模拟,然后确定了多狭缝条纹变像管的基本结构参数和性能参数,并详细论述了阳极偏转板的位置和电极装架精度对多狭缝条纹变像管性能的影响。最后,给出了该相机的实验测试结果。设计的条纹变像管长度为196mm,放大倍率为1.2,在阴极中心区动态空间分辨率达1331p/mm以上,时间分辨率为2.666ps。用Nd:YAG激光器作脉冲激光光源,对研制出的多狭缝条纹相机进行了一些测试实验,本相机的静态空间分辨率优于25 lp/mm,动态空间分辨率优于10 lp/mm。动态电源固有延时最长400ns,门控电路脉宽实现了六档可调。上述各项性能参数满足了非扫描三维成像激光雷达的应用要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-13
  1.1 三维成像激光雷达技术概述  7-8
  1.2 变像管扫描相机技术  8-11
  1.3 条纹变像管激光雷达发展现状及研究意义  11-12
  1.4 本文的研究内容及安排  12-13
第二章多狭缝条纹相机非扫描成像激光雷达的结构和原理  13-19
  2.1 多狭缝条纹相机  13
  2.2 多狭缝条纹相机非扫描成像激光雷达(MS-STIL)  13-14
  2.3 光纤变换器和光锥  14-19
第三章多狭缝条纹相机电控系统  19-29
  3.1 高稳定高压源  19
  3.2 快门电路  19-23
  3.3 扫描电路  23-26
  3.4 延时电路  26-29
第四章多狭缝条纹变像管理论设计  29-43
  4.1 变像管总体结构概述  29-30
  4.2 条纹变像管设计的基本方法  30-31
  4.3 条纹变像管设计的原理  31-43
第五章多狭缝条纹变像管设计结果及性能分析  43-59
  5.1 设计结果  43-47
  5.2 评价条纹变像管性能的基本参数分析  47-53
  5.3 影响条纹变像管性能参数的因素  53-57
  5.4 实验结果  57-59
结论  59-61
  全文总结  59
  展望  59-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间取得的学术成果  65-67
致谢  67

一种用于激光雷达成像多狭缝条纹相机的研制

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