本文關鍵詞：脈沖式激光測距儀的研究與設計

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【摘要】：激光因為方向性好、亮度高、相干性好等優(yōu)點,被廣泛應用在各種領域中,激光測距即是激光的一種應用。隨著幾十年的飛速發(fā)展,激光測距儀已成為非接觸式測距儀器應用到各種領域中。因此,激光測距儀的研究對促進科學技術的發(fā)展有著重大意義。經過多年的研究,激光脈沖測距技術已逐步發(fā)展成為一項較為成熟的技術,目前激光測距儀的發(fā)展方向是小型化和高精度。因此,本文圍繞激光測距系統(tǒng)小型化、高精度的要求進行了相關研究。本文對常見的激光飛行時間測距原理進行了深入的分析,并選取了脈沖激光測距方法作為測距的主要方法。并提出了一種解決方案,該方案包括脈沖激光發(fā)射模塊,光電接收模塊,時間鑒別與時間測量模塊,控制模塊。脈沖激光發(fā)射模塊采取通過高速邏輯門電路生成脈沖信號,并以激光驅動芯片驅動半導體激光器方案。該方案采用激光驅動能夠很好地解決激光器發(fā)射激光的穩(wěn)定性的問題,也易于與數(shù)字電路對接；高速邏輯門電路能夠保證輸出脈沖具有較好的波形。光電接收模塊選用PIN型光電二極管,通過前置放大器輸出信號。PIN型光電二極管光電特性較好,構成的前置放大電路也較簡單。時間鑒別與時間測量模塊利用接收信號本身的特征鑒別時刻,然后通過TDC-GP22測量激光往返的飛行時間。TDC-GP22對時間測量精度高,且內部能夠對數(shù)據(jù)進行預處理,能夠減輕主控制器處理負擔。利用STM32系列單片機對系統(tǒng)整體進行控制。相關測試結果表明,脈沖激光發(fā)射模塊的設計與光電接收模塊的設計能基本滿足激光脈沖測距的要求,但整機建構的研究與設計還有待進一步完善。
【關鍵詞】：激光測距 脈沖式 集成電路 時間測量
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH744.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內外激光測距機的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文的研究內容11-13
• 2 常用的激光測距方法13-24
• 2.1 相位式激光測距原理14-18
• 2.2 脈沖激光測距原理18-19
• 2.3 自觸發(fā)脈沖激光測距原理19-21
• 2.4 激光測距系統(tǒng)方法選取與總體設計21-24
• 3 激光發(fā)射電路設計24-34
• 3.1 半導體激光器特性24-26
• 3.2 激光驅動芯片特性26-27
• 3.3 脈沖產生電路設計27-31
• 3.3.1 利用開關元件產生脈沖原理28-29
• 3.3.2 利用基本門器件產生脈沖原理及設計29-31
• 3.4 激光器驅動電路設計31-34
• 4 激光接收與處理電路設計34-55
• 4.1 激光接收電路設計34-38
• 4.1.1 光電器件選用34-37
• 4.1.2 前置放大電路設計37-38
• 4.2 時刻鑒別電路設計38-42
• 4.2.1 時刻鑒別方法38-41
• 4.2.2 時刻鑒別電路設計41-42
• 4.3 時間鑒別計時電路設計42-53
• 4.3.1 激光測距時間測量常用方法42-45
• 4.3.2 TDC-GP22計時芯片45-49
• 4.3.3 計時電路與程序設計49-53
• 4.4 整體控制設計53-55
• 5 實驗結果與分析55-61
• 5.1 激光發(fā)射模塊檢測結果與分析55-56
• 5.2 激光接收檢測結果與分析56-57
• 5.3 時間測量結果分析57-58
• 5.4 激光測距儀總體分析58-61
• 5.4.1 激光測距儀量程58
• 5.4.2 激光測距儀誤差分析58-61
• 6 總結與展望61-63
• 6.1 總結61
• 6.2 展望61-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-68
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文68

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