本文關(guān)鍵詞：電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器絕對(duì)距離測(cè)量技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 調(diào)頻連續(xù)波 電流調(diào)諧 絕對(duì)距離測(cè)量 光電鎖相環(huán) 非線性校正

【摘要】：調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)激光絕對(duì)距離測(cè)量技術(shù)具備非接觸測(cè)量、脫離導(dǎo)軌、不依賴合作目標(biāo)和無(wú)需太多人工干預(yù)等優(yōu)勢(shì),具備測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),是獲取大尺寸目標(biāo)三維信息的重要途徑。電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器因其封裝尺寸小、使用靈活、調(diào)諧速度快、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)逐漸成為FMCW激光絕對(duì)距離測(cè)量的理想光源。本文主要研究了采用電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為激光光源的FMCW絕對(duì)距離測(cè)量系統(tǒng),設(shè)計(jì)了光電鎖相環(huán)系統(tǒng)對(duì)電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的調(diào)頻非線性進(jìn)行了校正,并搭建了基于非線性校正半導(dǎo)體激光器的FMCW絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證了其測(cè)量精度和重復(fù)性。首先,研究了FMCW激光絕對(duì)距離測(cè)量的原理以及對(duì)稱三角波方式調(diào)頻(STFMCW)抑制振動(dòng)影響的原理,分析了調(diào)頻非線性對(duì)測(cè)距的影響。其次,對(duì)調(diào)頻非線性校正方法進(jìn)行了研究,包括迭代算法預(yù)校正、基于光電鎖相環(huán)的閉環(huán)校正,詳細(xì)分析了光電鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)以及數(shù)學(xué)模型,重點(diǎn)研究了其主要參數(shù)以及對(duì)測(cè)距的影響;設(shè)計(jì)了一種基于割線法的迭代預(yù)校正算法,并給出了其數(shù)學(xué)模型以及算法流程。然后,詳細(xì)介紹了光電鎖相環(huán)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案以及光電鎖相環(huán)各個(gè)模塊參數(shù)的測(cè)量方法,設(shè)計(jì)了數(shù)學(xué)模型,對(duì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證;設(shè)計(jì)了DDS標(biāo)準(zhǔn)源以向光電鎖相環(huán)提供穩(wěn)定而準(zhǔn)確的參考信號(hào)。最后,對(duì)所設(shè)計(jì)的DDS標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)估,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了迭代算法預(yù)校正的校正效果,制作并調(diào)試了光電鎖相環(huán)電路,將迭代算法預(yù)校正以及光電鎖相環(huán)相結(jié)合最終實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定且高精度的閉環(huán)鎖定,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的線性調(diào)頻,對(duì)鎖定效果進(jìn)行了測(cè)試評(píng)估,并實(shí)現(xiàn)了頻率牽引和任意波形調(diào)頻;利用鎖定后的激光器進(jìn)行了FMCW測(cè)距實(shí)驗(yàn),給出了標(biāo)定方法,通過(guò)與雙頻激光干涉儀的測(cè)距比對(duì),證明測(cè)距系統(tǒng)具有較高的測(cè)量精度和良好的重復(fù)性,對(duì)振動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行了測(cè)量,驗(yàn)證了對(duì)稱三角波方式調(diào)頻對(duì)振動(dòng)影響的抑制能力,結(jié)合所建立的數(shù)學(xué)模型分析了測(cè)距系統(tǒng)的噪聲及誤差來(lái)源。
【關(guān)鍵詞】：調(diào)頻連續(xù)波 電流調(diào)諧 絕對(duì)距離測(cè)量 光電鎖相環(huán) 非線性校正
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景及研究意義9-12
• 1.1.1 FMCW激光絕對(duì)距離測(cè)量技術(shù)概況9-11
• 1.1.2 電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)頻技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 論文的主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 第2章 FMCW絕對(duì)距離測(cè)量及調(diào)頻非線性研究14-23
• 2.1 引言14
• 2.2 FMCW絕對(duì)距離測(cè)量原理14-19
• 2.3 激光器調(diào)頻非線性對(duì)測(cè)量的影響19-21
• 2.4 半導(dǎo)體激光器調(diào)頻非線性特性21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)頻非線性校正方法23-42
• 3.1 引言23-24
• 3.2 鎖相環(huán)基本理論24-30
• 3.2.1 鎖相環(huán)階數(shù)與類型26
• 3.2.2 鎖相環(huán)的跟蹤特性26-27
• 3.2.3 鎖相環(huán)帶寬與環(huán)路增益27-30
• 3.2.4 鎖相環(huán)相位裕度30
• 3.3 光電鎖相環(huán)數(shù)學(xué)模型分析30-36
• 3.3.1 光電鎖相環(huán)各模塊模型分析31-32
• 3.3.2 光電鎖相環(huán)的小信號(hào)分析32-34
• 3.3.3 激光器的頻率鎖定34-35
• 3.3.4 鎖定不確定度對(duì)測(cè)距重復(fù)性的影響35-36
• 3.4 迭代算法預(yù)校正方法36-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器光電鎖相環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-61
• 4.1 引言42
• 4.2 光電鎖相環(huán)系統(tǒng)42-45
• 4.3 分模塊參數(shù)測(cè)量45-47
• 4.3.1 等效VCO增益系數(shù)測(cè)量45-46
• 4.3.2 鑒相器參數(shù)測(cè)量46-47
• 4.4 環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)與仿真47-55
• 4.4.1 參數(shù)計(jì)算47-54
• 4.4.2 參數(shù)仿真54-55
• 4.5 基于DDS的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源設(shè)計(jì)55-59
• 4.6 本章小結(jié)59-61
• 第5章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建與分析61-77
• 5.1 引言61
• 5.2 DDS標(biāo)準(zhǔn)源測(cè)試61-62
• 5.3 迭代算法預(yù)校正效果測(cè)試62-64
• 5.4 光電鎖相環(huán)校正效果測(cè)試64-70
• 5.4.1 鎖定效果評(píng)估64-68
• 5.4.2 頻率牽引68-69
• 5.4.3 任意波形調(diào)頻69-70
• 5.5 測(cè)距實(shí)驗(yàn)70-74
• 5.5.1 系統(tǒng)標(biāo)定70-71
• 5.5.2 測(cè)距比對(duì)71-72
• 5.5.3 單目標(biāo)重復(fù)性測(cè)試72-73
• 5.5.4 振動(dòng)目標(biāo)測(cè)量73-74
• 5.6 誤差影響因素分析74-75
• 5.7 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85

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1 ;微型面發(fā)光半導(dǎo)體激光器[J];航空精密制造技術(shù);2000年01期

2 ;采用藍(lán)色半導(dǎo)體激光器的光盤(pán)[J];光機(jī)電信息;2000年01期

3 劉鳳英,王艷輝,李桂琴;半導(dǎo)體激光器發(fā)展概論[J];物理與工程;2000年06期

4 完顏圣;半導(dǎo)體激光器商品的未來(lái)發(fā)展[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2000年06期

5 郭明秀,俞曉梅;硅基藍(lán)光半導(dǎo)體激光器[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2000年09期

6 ;美開(kāi)發(fā)軍民兩用半導(dǎo)體激光器[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2000年11期

7 江濤;量子阱結(jié)構(gòu)紅外半導(dǎo)體激光器[J];紅外;2000年07期

8 ;半導(dǎo)體激光器[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2001年02期

9 金友;日趨成熟的數(shù)千瓦級(jí)半導(dǎo)體激光器[J];光機(jī)電信息;2001年01期

10 左慧莉,王林斗;帶有保護(hù)功能的半導(dǎo)體激光器穩(wěn)流源[J];儀表技術(shù);2001年06期

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1 張興德;;半導(dǎo)體激光器的進(jìn)展及其在軍事上的應(yīng)用[A];西部大開(kāi)發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年

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3 張玉馳;王曉勇;李剛;王軍民;張?zhí)觳?;自由運(yùn)轉(zhuǎn)半導(dǎo)體激光器邊模間的強(qiáng)度起伏關(guān)聯(lián)[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

4 雷志鋒;黃云;楊少華;;半導(dǎo)體激光器的可靠性篩選和壽命評(píng)價(jià)[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)可靠性分會(huì)第十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文選[C];2006年

5 徐強(qiáng);;半導(dǎo)體激光器的矢量光場(chǎng)分析[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

6 肖樹(shù)妹;梅海平;黃宏華;饒瑞中;;半導(dǎo)體激光器電流頻率調(diào)制率的測(cè)量[A];第九屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2010年

7 胡靜芳;陳斌;陸道理;詹敦平;;基于半導(dǎo)體激光器的近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)專用檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)[A];科學(xué)儀器服務(wù)民生學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2011年

8 劉賢炳;梁元濤;李蔚;楊名;丁勇;楊寧;徐國(guó)偉;龍熙平;楊鑄;;直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的非線性動(dòng)力學(xué)特性研究[A];全國(guó)第十次光纖通信暨第十一屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2001）論文集[C];2001年

9 陳炳林;張河;孫全意;;微型大電流窄脈寬半導(dǎo)體激光器電源的研究[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

10 許文海;王艷;林龍濤;;半導(dǎo)體激光器環(huán)境溫度控制儀的研究[A];2004全國(guó)測(cè)控、計(jì)量與儀器儀表學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2004年

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1 ;半導(dǎo)體激光器應(yīng)用市場(chǎng)廣闊[N];中國(guó)電子報(bào);2000年

2 正　子;超寬帶半導(dǎo)體激光器問(wèn)世[N];光明日?qǐng)?bào);2002年

3 王晶;朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室推出新款半導(dǎo)體激光器[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2002年

4 周碩;日亞化學(xué)推出488nm波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器[N];電子資訊時(shí)報(bào);2008年

5 ;高性能超寬帶半導(dǎo)體激光器[N];人民郵電;2002年

6 記者 齊芳邋通訊員 劉力;我國(guó)氮化鎵藍(lán)光半導(dǎo)體激光器研究取得重大突破[N];光明日?qǐng)?bào);2007年

7 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員 惠州市中科光電有限公司副總經(jīng)理 李玉璋;光存儲(chǔ)技術(shù)升級(jí)考驗(yàn)元器件配套能力[N];中國(guó)電子報(bào);2005年

8 劉晶;超寬帶半導(dǎo)體激光器問(wèn)世[N];中國(guó)電子報(bào);2002年

9 邵珍珍 本報(bào)記者 張顯峰;藍(lán)光半導(dǎo)體激光器讓300張光盤(pán)變1張[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

10 記者 張兆軍;我大功率半導(dǎo)體激光器“刺破”國(guó)外技術(shù)壁壘[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 盧林林;基于重構(gòu)等效啁啾技術(shù)的1.3μm DFB半導(dǎo)體激光器及其陣列研究[D];南京大學(xué);2014年

2 鄧軍;半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)模式與可靠性研究[D];吉林大學(xué);2008年

3 郜峰利;半導(dǎo)體激光器低頻電噪聲的特性及其檢測(cè)技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2008年

4 馮列峰;半導(dǎo)體激光器光電特性的研究[D];天津大學(xué);2007年

5 李再金;半導(dǎo)體激光器腔面光學(xué)膜關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2010年

6 常國(guó)龍;半導(dǎo)體激光器輻射效應(yīng)及影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 范賢光;脈沖注入式半導(dǎo)體激光器電—光—熱特性及其測(cè)試技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 程?hào)|明;無(wú)鋁半導(dǎo)體激光器列陣及其組裝技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2003年

9 曹軍勝;半導(dǎo)體激光器及其列陣的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2007年

10 徐強(qiáng);半導(dǎo)體激光器光束傳輸特性研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 邱忠陽(yáng);半導(dǎo)體激光器腔面鈍化的研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2010年

2 劉元元;互注入半導(dǎo)體激光器動(dòng)態(tài)特性研究[D];西南大學(xué);2011年

3 康健斌;脈沖式半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)源的設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

4 郭少華;半導(dǎo)體激光器特性參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制[D];天津工業(yè)大學(xué);2005年

5 張毅;半導(dǎo)體激光器光混沌和同步的理論研究[D];西南師范大學(xué);2005年

6 徐雅t，

本文編號(hào)：1052095