【摘要】：激光是原子受激輻射而產(chǎn)生的一種光,故稱(chēng)為“激光”,被譽(yù)為20世紀(jì)以來(lái)繼核能、電腦、半導(dǎo)體之后,人類(lèi)的又一重大發(fā)明。激光是一種單色光,具有能量高度集中、方向性好等特點(diǎn),被稱(chēng)為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。因此,激光被廣泛用于激光加工、激光醫(yī)療、激光通信、激光測(cè)距、激光武器等領(lǐng)域。激光測(cè)距,是眾多激光應(yīng)用的一個(gè)重要方面。激光測(cè)距儀是利用激光進(jìn)行測(cè)距的一種儀器。隨著激光應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,激光測(cè)距已廣泛應(yīng)用于工程施工、地質(zhì)監(jiān)測(cè)和軍事裝備等領(lǐng)域。近年來(lái),高效率半導(dǎo)體激光器技術(shù)和大規(guī)模電路集成技術(shù)的日益融合,促進(jìn)了激光測(cè)距裝置的小型化。本課題針對(duì)目前激光測(cè)距裝置普遍存在測(cè)距精度低、體積大、笨重、壽命短、攜帶不便等問(wèn)題,結(jié)合課題實(shí)際需求,開(kāi)發(fā)一種便攜式半導(dǎo)體激光測(cè)距儀。本文的研究工作,對(duì)提升激光測(cè)距的理論水平和應(yīng)用水平具有一定的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。論文的主要研究工作包括:研究了激光測(cè)距原理,分析了激光測(cè)距儀的研究現(xiàn)狀,總結(jié)了當(dāng)前激光測(cè)距裝置小型化遇到的主要技術(shù)瓶頸問(wèn)題;根據(jù)課題對(duì)便攜式激光測(cè)距的功能需求進(jìn)行了分析,通過(guò)對(duì)三種典型測(cè)距方法研究對(duì)比,選用脈沖激光測(cè)距模式作為激光測(cè)距儀的技術(shù)方案;通過(guò)合理的器件選型和數(shù)據(jù)分析,完成了激光測(cè)距儀的總體結(jié)構(gòu)、光學(xué)、電路和軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì);在理論上對(duì)激光測(cè)距儀的最大測(cè)程和測(cè)距精度進(jìn)行了計(jì)算分析,并分析了激光測(cè)距設(shè)備的誤差來(lái)源;完成了激光測(cè)距儀原理樣機(jī)的調(diào)試和組裝,進(jìn)行了實(shí)測(cè)試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,各項(xiàng)功能及性能指標(biāo)滿足課題設(shè)計(jì)要求,達(dá)到了預(yù)期目的;最后,對(duì)所做工作進(jìn)行總結(jié),并對(duì)系統(tǒng)下一步工作進(jìn)行展望。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果包括:通過(guò)集成光學(xué)設(shè)計(jì)方法,提出了一種新型共軸光學(xué)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了激光發(fā)射端與接收端合一,瞄準(zhǔn)光路、發(fā)射光路和接收光路合一,較好地壓縮了激光測(cè)距儀體積和重量;通過(guò)選型分析和數(shù)據(jù)對(duì)比,采用高效低功率的半導(dǎo)體激光器作為光源,以高靈敏度的雪崩光電二極管作為激光探測(cè)傳感器,測(cè)距電路部分采用TDC+ARM組合,實(shí)現(xiàn)了低電壓下的激光測(cè)距能力和測(cè)距精度;在電源電路的設(shè)計(jì)中加入低功耗電路設(shè)計(jì),區(qū)分不同供電模式下的供電狀態(tài)以避免持續(xù)供電帶來(lái)的電量耗損,提高了電源的續(xù)航能力。
【圖文】：

圖 2.1 相位測(cè)距原理圖Figure 2.1 Phase ranging principle diagram返所形成的相位差為 ，激光信號(hào)的調(diào)制波長(zhǎng)設(shè)為 以得到：2 /2π測(cè)D以得到： /2 /2π /2測(cè)尺D L尺長(zhǎng)度，，即 /2π尺L 。 可分為N 個(gè) 2π與 之和 N 2π 代入式 2.4 中可得： D LN /2π測(cè) 尺法所要使用的設(shè)備主要包括激光產(chǎn)生器、光透鏡和光敏

往返所形成的相位差為 ，激光信號(hào)的調(diào)制波長(zhǎng)設(shè)為 此可以得到：2 /2π測(cè)D可以得到： /2 /2π /2測(cè)尺D L為測(cè)尺長(zhǎng)度，即 /2π尺L 。 可分為N 個(gè) 2π與 之和 N 2π 式代入式 2.4 中可得： D LN /2π測(cè) 尺距法法所要使用的設(shè)備主要包括激光產(chǎn)生器、光透鏡和光理如圖所示：
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2649887