本文關(guān)鍵詞：基于激光二極管的高重頻掃描儀設(shè)計(jì)方法研究

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【摘要】：近年來,激光雷達(dá)在應(yīng)急測(cè)繪、三維數(shù)字景區(qū)、電力選線、電力線路巡檢、森林測(cè)繪、地形測(cè)量、水利設(shè)施勘測(cè)以及軍事等領(lǐng)域均得到越來越多的應(yīng)用,然而,作為激光雷達(dá)的核心部件,激光掃描儀卻大多依賴于進(jìn)口。由于國內(nèi)缺乏性能優(yōu)異的掃描儀產(chǎn)品與國外的激光掃描儀進(jìn)行有力的競(jìng)爭(zhēng),進(jìn)口激光掃描儀大多價(jià)格昂貴。目前,國內(nèi)有很多單位進(jìn)行了大功率激光掃描儀的研究,然而大功率的固體激光器又存在成本較高,重量較大的問題。為了滿足小成本的應(yīng)用,本文提出一種低成本的基于激光二極管的高重頻激光掃描儀設(shè)計(jì)方法。選用激光二極管作為發(fā)射光源,設(shè)計(jì)大電流的驅(qū)動(dòng)電路,驅(qū)動(dòng)激光二極管發(fā)射高重頻、窄脈寬、高峰值功率的脈沖激光,由于激光二極管的發(fā)散角較大,對(duì)出射激光進(jìn)行準(zhǔn)直,以確保激光二極管出射激光有較小的發(fā)散角和出射口徑。設(shè)計(jì)了兩種START信號(hào)獲取電路,一種以PIN接收電路做主波探測(cè)獲得START信號(hào),另一種以驅(qū)動(dòng)電流的監(jiān)控信號(hào)作為START信號(hào)；利用APD接收電路進(jìn)行回波探測(cè),作為STOP信號(hào)。經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換,START信號(hào)與STOP信號(hào)通過時(shí)間間隔測(cè)量電路得到激光往返時(shí)間,由激光的時(shí)間距離關(guān)系求得目標(biāo)與掃描儀的間距。為得到較快的上升沿,并滿足回波功率動(dòng)態(tài)范圍大的要求,設(shè)計(jì)了大帶寬、大動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)增益放大電路對(duì)APD輸出信號(hào)進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)成本較低、較穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)450鏡用作掃描鏡,根據(jù)探測(cè)距離的不同,通過調(diào)整掃描鏡轉(zhuǎn)速以及激光發(fā)射頻率來改變地面掃描點(diǎn)的間距。編碼器信息、時(shí)間間隔信息等都由FPGA進(jìn)行處理,并由FPGA控制電機(jī)轉(zhuǎn)速以及保證系統(tǒng)各部件的同步。另外,針對(duì)多回波處理的要求,提出一種新的利用硬件電路實(shí)現(xiàn)的多回波處理方法,并驗(yàn)證了其在雙回波提取中的實(shí)用性。本文將各設(shè)計(jì)部件初步集成了掃描儀系統(tǒng)并進(jìn)行了調(diào)試實(shí)驗(yàn),初步實(shí)現(xiàn)了一套峰值功率30W、激光重復(fù)頻率1-100KHz、脈寬12ns以及探測(cè)距離可達(dá)100m的基于激光二極管的高重頻激光掃描儀系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)其產(chǎn)品及市場(chǎng)前景進(jìn)行了展望。
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN958.98

【參考文獻(xiàn)】

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