脈沖式激光測距系統(tǒng)設(shè)計(jì).

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1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書脈沖式激光測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文通過對高精度脈沖式激光測距系統(tǒng)的研究，并在參照課題技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，旨在提供一種高精度脈沖式激光測距系統(tǒng)的解決方案，并對脈沖式激光測距儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所涉及的脈沖讀取與放大電路、時刻鑒別、時間間隔測量等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和探討。本論文詳細(xì)討論了一種可實(shí)現(xiàn)高速激光測距的接收電路和計(jì)時電路。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用APD作為光電傳感器，將激光脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷蹼娏髅}沖，經(jīng)過兩級放大后，信號變?yōu)榉容^大的電壓脈沖，經(jīng)過時點(diǎn)鑒別電路分別確定計(jì)時起點(diǎn)和終點(diǎn)后，由計(jì)時電路來精確測量兩個時間點(diǎn)之間的時間間隔。關(guān)鍵詞:脈沖激光測距

2、，時刻鑒別，TDC-GP2，傳遞延時，APD第I頁共Ⅱ頁本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書PulselaserrangefindersystemdesignAbstract：Ahigh-precisionpulselaserrangefindersolutionisproposedinthispaperthroughtheresearchofhigh-precisionpulsedlaserrangefindersystemonthebasisofreferringtothesubjecttechnicalindexes.Besides,somekeytechnolo

3、gyinvolvedinpulselaserrangefindersystemdesignsuchaspulsereading,amplifyingcircuit,timingdiscrimination,time-intervalmeasurement,etc,havebeenresearchedanddiscussedindepth.Atypeofreceivercircuitandtimingcircuitwhichcanbeappliedinhigh-speedlaserrange-finderisdiscussedinthispaper.Af

4、tertwo-levelamplificationwegotavoltagepulsethathadaenoughamplitudetobeapplied，thetimingpointwasdiscriminatedbytheconstant-fractiontimingdiscriminatorcircuit.Keywords:PulsedLaserRangefinder,TimingDiscrimination,TDC-GP2,Propagationdelay,APD第I頁共Ⅱ頁本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目錄1緒論11.1課題研究的背景意義11.2激光測距

5、機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r11.3論文研究的目的、內(nèi)容22脈沖激光測距及測距方程32.1脈沖激光測距基本原理32.2脈沖激光測距性能方程32.2.1脈沖激光測距的測距方程32.2.2脈沖激光測距的信噪比方程72.2.3脈沖激光測距儀的測距性能指標(biāo)102.3激光脈沖飛行時間法的關(guān)鍵技術(shù)132.3.1時間間隔的測量132.3.2起止時刻時間鑒別技術(shù)132.3.3回波信號探測技術(shù)142.4激光測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)162.5本章總結(jié)173脈沖激光測距系統(tǒng)激光發(fā)射、接收電路設(shè)計(jì)183.1半導(dǎo)體激光器簡介183.2發(fā)射單元電路圖183.3光電檢測傳感器的選擇193.4PD接收單元電路設(shè)

6、計(jì)213.5APD接收單元電路設(shè)計(jì)223.5.1APD反向偏壓發(fā)生電路223.5.2電壓控制反饋電路253.5.3APD反向偏壓發(fā)生電路整體263.5.4放大電路263.5.5定比例時點(diǎn)判別法的原理27第I頁共Ⅱ頁本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4脈沖激光測距計(jì)時電路294.1時間數(shù)字轉(zhuǎn)換法294.2基于TDC-GP2高精度時間間隔測量模塊設(shè)計(jì)294.2.1TDC工作原理及功能描述294.2.2TDC-GP2硬件電路設(shè)計(jì)304.2.3TDC-GP2系統(tǒng)硬件程序設(shè)計(jì)324.2.4TDC-GP2測量控制流程335總結(jié)36參考文獻(xiàn)37致謝40第I頁共Ⅱ頁畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1緒

7、論1.1課題研究的背景意義在當(dāng)今這個科技發(fā)達(dá)的社會，激光測距的應(yīng)用越來越普遍。在很多領(lǐng)域，如電力，水利，通訊，環(huán)境，建筑，地質(zhì)，警務(wù)，消防，爆破，航海，鐵路，軍事，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，房地產(chǎn)，休閑、戶外運(yùn)動等都可以用到激光測距儀。當(dāng)前激光測距儀的發(fā)展趨勢是向測量更安全、測量精度高、系統(tǒng)能耗小、體積小型化方向發(fā)展。激光測距儀一般采用兩種方法來測量距離：脈沖法和相位法。而其中脈沖激光測距的應(yīng)用領(lǐng)域也是越來越寬廣，比如，地形測量、戰(zhàn)術(shù)前沿測距、導(dǎo)彈運(yùn)行軌道跟蹤以及人造衛(wèi)星、地球到月亮距離的測量等。脈沖激光測距法是利用激光脈沖持續(xù)時間非常短，能量相對集中，瞬時功率很大

8、（可達(dá)幾兆瓦）的特點(diǎn)，在有合作目標(biāo)的情況下，脈沖激光測距可以達(dá)到極遠(yuǎn)的測程；如果只是利用被測目