脈沖發(fā)射的相位式激光測(cè)距技術(shù)研究.pdf

1、激光測(cè)距技術(shù)，尤其是相位式激光測(cè)距技術(shù)，是一種應(yīng)用廣泛的距離測(cè)量技術(shù)，具有精度高、晝夜可用且性能可靠等特點(diǎn)，受到工程測(cè)量部門(mén)的廣泛使用。一般情況下，相位式激光測(cè)距是用一調(diào)制信號(hào)對(duì)發(fā)射連續(xù)的光波進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，利用混頻技術(shù)和自動(dòng)測(cè)相技術(shù)，測(cè)量“調(diào)制光波”往返于被測(cè)距離的相位差，間接求得待測(cè)距離。然而對(duì)光強(qiáng)的連續(xù)調(diào)制存在調(diào)制波形易變形，且隨著調(diào)制頻率的增加，調(diào)制深度會(huì)降低，特別是在高頻時(shí)就更為嚴(yán)重；并且與脈沖式激光測(cè)距相比，連續(xù)光強(qiáng)調(diào)制消耗功

2、率大，測(cè)量距離不遠(yuǎn)等不足。從而限制了相位式激光測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用。針對(duì)連續(xù)光波光強(qiáng)調(diào)制存在的不足，分析相位式激光測(cè)距的檢相過(guò)程，發(fā)現(xiàn)對(duì)檢相有用的信號(hào)是整形過(guò)程中的過(guò)零點(diǎn)的部分，而連續(xù)信號(hào)的其他部分對(duì)數(shù)據(jù)處理沒(méi)有貢獻(xiàn)，反而這些部分使激光器連續(xù)工作，既損耗著功率，也在減少激光器的壽命。根據(jù)信號(hào)的傅里葉變換理論、頻譜分析方法，脈沖(方波)與同頻正弦信號(hào)之間的關(guān)系，并借鑒脈沖式激光測(cè)距技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生了基于脈沖信號(hào)調(diào)制的相位式激光測(cè)距想法。

3、　　 該方法是通過(guò)用等周期脈沖調(diào)制激光光波來(lái)代替連續(xù)光強(qiáng)調(diào)制激光光波，即脈沖出現(xiàn)的位置代表原連續(xù)調(diào)制信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)位置，而激光光波脈沖的幅度和寬度不變。因此，當(dāng)激光功率不穩(wěn)定時(shí)，發(fā)射的激光脈沖強(qiáng)度變化時(shí)不會(huì)影響到調(diào)制信號(hào)的相位信息。利用等周期激光脈沖光波往返于被測(cè)距離的相位差，求得待測(cè)距離。根據(jù)該激光測(cè)距原理，本文利用DDS 頻率合成技術(shù)和高頻電路設(shè)計(jì)知識(shí)，設(shè)計(jì)了激光測(cè)距系統(tǒng)方案，并對(duì)該方案進(jìn)行分析，包括高頻連續(xù)正弦信號(hào)與同頻脈沖(方波

4、)信號(hào)之間的關(guān)系，產(chǎn)生高精度高頻率脈沖(方波)的方法，高頻脈沖(方波)信號(hào)的混頻技術(shù)以及基于CPLD的數(shù)字鑒相技術(shù)等。隨后進(jìn)行了電路制作，硬件實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)調(diào)試等工作。這樣即實(shí)現(xiàn)了脈沖測(cè)距的測(cè)程遠(yuǎn)，功耗小的優(yōu)點(diǎn)，也實(shí)現(xiàn)了相位式激光測(cè)距的高精度優(yōu)點(diǎn)，有效地解決了相位法測(cè)距中測(cè)程與測(cè)量精度之間的矛盾，具有實(shí)際使用價(jià)值。
　　 總之，隨著激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，激光測(cè)距向著高精度、大量程的方向發(fā)展，勢(shì)必在多種領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。尤其