【摘 要】
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激光由于具有方向性强、亮度高、单色性好等优点,在测量领域得到了广泛的应用。激光测距的方式主要分为脉冲式和相位式,脉冲式激光测距是通过测量飞行时间来实现距离的测量,
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激光由于具有方向性强、亮度高、单色性好等优点,在测量领域得到了广泛的应用。激光测距的方式主要分为脉冲式和相位式,脉冲式激光测距是通过测量飞行时间来实现距离的测量,相位式激光测距是通过测量相位差间接地测量距离。脉冲式激光测距的优点是容易发射很高功率的脉冲,测量距离远；缺点是对飞行时间的测量很难达到高精度。相位法测距可以达到很高精度,但是由于相位测量只能测量一个波形的相位,因此测量距离较短。为了解决测量距离和测量精度的矛盾,本文提出一种脉冲-相位式激光测距仪。脉冲-相位式激光测距技术在发射端发射一束半连续正弦波,在接收端对接收的信号同时进行相位和飞行时间的测量。设计可以分为三个模块：激光发射模块、激光接收模块、相位测量模块。激光发射模块使用可控的DDS芯片发射正弦频率4MHz重复频率10KHz半连续正弦信号,半导体激光二极管作为激光发射器；激光接收模块使用半导体二极管(PIN)做为激光机接收器,并完成信号放大滤波；相位测量模块使用高速A/D芯片完成4MHz的信号采样,最后通过改进的正交测相法在FPGA中完成高精度相位差测量。课题对激光发射模块和接收模块进行理论设计和仿真,完成了相位测量模块的硬件设计。设计中使用ORCAD TSpice A/D软件对激无发射和接收电路进行仿真和完善。使用Verilog语言完成相位测量部分软件编程,通过仿真,在接收信号信噪比为17.5dB时,测相误差不大于0.084°。硬件电路实际测量中,在不加入噪声情况下,其测相误差不大于0.0031°。
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