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激光测距系统的设计研究

作　者: 徐恒梅
导　师: 付永庆
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电路与系统
关键词: 相位法激光测距差频测相频率合成
分类号: TP274.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 486次
引　用: 2次
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内容摘要

光电测距是较早被研究的一种物理测距方法。激光的出现推动了光电测距的发展。激光具有方向性强、亮度高、单色性好等特点,适合作为光电测距的光源。脉冲激光测距是激光的最早应用,而相位法激光测距因具有体积小,重量轻,测量精度与距离无关等优点,而被应用到广泛的工程领域。首先介绍了激光测距的两种方法—脉冲法和相位法,并着重介绍了相位法激光测距的原理。通过对相位法激光测距的理论研究,设计了基于CPLD的相位法激光测距系统,给出了系统的实现框图以及发射与接收各模块的硬件电路图。该系统主要包括：频率源产生电路、激光调制驱动电路、光电接收电路、混频电路、带通滤波电路、电压比较电路等。该系统采用差频测相技术,降低了测量频率,扩展了测量周期,降低了测相误差,提高了测量精度。采用锁相环间接频率合成技术,产生激光调制信号及本振信号,保证了频率的稳定性。用PIN光电二极管接收反射回的光信号,送入混频器与本振信号混频,产生差频信号,滤波后,再经过电压比较,送入CPLD进行鉴相、计数、运算等。最后,对系统中产生的误差进行理论分析,并给出具体的解决方法。分析了系统的不足,并给出了以后所要开展的工作。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 概述  10-13
    1.1.1 激光简介  10-11
    1.1.2 激光测距  11
    1.1.3 国内外研究现状  11-13
  1.2 激光测距技术  13-15
    1.2.1 脉冲测距法  14
    1.2.2 相位法测距  14-15
  1.3 本文的章节安排  15-16
第2章相位法激光测距原理  16-29
  2.1 相位法激光测距的原理  16-17
  2.2 激光调制技术  17-19
  2.3 锁相环及频率合成  19-22
    2.3.1 锁相环原理  19-21
    2.3.2 频率合成技术  21-22
  2.4 差频测相原理  22-26
  2.5 数字测相  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章硬件系统的实现  29-44
  3.1 激光测距仪的总体设计  29-30
  3.2 激光调制驱动电路  30-34
    3.2.1 激光二极管  30-32
    3.2.2 激光驱动电路  32-34
  3.3 光电探测电路  34-36
  3.4 混频电路  36-38
  3.5 电平转换  38
  3.6 带通滤波电路  38-41
  3.7 电压比较电路  41-42
  3.8 测距系统的实物图  42-43
  3.9 本章小结  43-44
第4章软件系统的实现  44-50
  4.1 VHDL硬件描述语言  44
  4.2 支持VHDL研发的软件工具  44-46
  4.3 软件系统的设计  46-48
  4.4 本章小结  48-50
第5章实验与误差分析  50-54
  5.1 PCB电路板设计中应注意的问题  50-51
  5.2 硬件调试工作总结  51
  5.3 误差来源分析  51-53
    5.3.1 频率漂移误差  52
    5.3.2 相位测量误差  52
    5.3.3 电子线路的干扰  52-53
  5.4 本章小结  53-54
结论  54-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  60-61
致谢  61-62
附录  62

激光测距系统的设计研究

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