单脉冲激光测距系统设计

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1、基于单脉冲激光的测距研究摘要该设计采用单脉冲激光进行距离的测量。在光电检测系统中，采用了可以控制的激光光源作为信号的发射装置，配以光电倍增管（PMT）作为接收装置和信号处理电路，通过获取激光发射到激光反射回接收装置的时间来计算出所测目标的距离。该测距系统通过发送单个脉冲的激光进行测量，具有速度快、精度高的特点，通过电子门的精确控制计数器的开始和停止，极大减小了系统的误差。关键词：单脉冲激光；光电检测;光电倍增管（PMT）ResearchaboutrangefinderbasedonsinglepulselaserAbstractThisdesignUSESsinglepulselas

2、ertodistancemeasurement.Inphotoelectricdetectionsystem,usingthecancontrollasersourcesasasignaltransmittingdevices,matchwithphotoelectricacceptancedevice（PMT）andsignalprocessingcircuit,throughtogetlaserpulselaserreflectedbacktoreceivingdevicesoftimetocalculatethedistanceofthetarget.Themeasuremen

3、tsystembysendingasinglepulselasermeasurement,highspeed,highprecision,thecharacteristicsofelectronicdoorthroughtheprecisecontrolcounterthestartandstop,greatlyreducingtheerrorofthesystem.Keywords:singlepulselaser;Photoelectricdetection;PMT12目录12一、引言光学测距在气象研究、大地测量和科学研究，军事，宇航探测等众多领域中有着广泛的应用，激光技术用于测

4、距，具有速度快，精度高，不受地形限制的优点。其缺点是易受气候影响，常常不能全天候使用，但是还是不失为一种好的测距方式。脉冲激光测距以其峰值功率高、探测距离远、测距精度高、对光源相干性要求低等优点，在工业、航空航天、大地测量、建筑测量和机器人等领域获得广泛应用。在军事上，测量范围从几百米到几十千米相应的精度从几十厘米到几百米。（1）常见的激光测距系统有单脉冲激光测距，重复脉冲激光测距，连续波相位测距等。其中单脉冲激光测距的方式原理简单，装置也并不复杂，使用脉冲激光器向目标发射激光脉冲，然后通过测算被目标反射回来的光脉冲的往返时间，从而计算目标的距离。12一、激光测距系统的原理结构单脉冲

5、激光测距的基本原理单脉冲激光测距的基本原理，是使脉冲激光器向目标发射激光脉冲，然后通过测算被目标反射回来的光脉冲的往返时间，从而计算出目标的距离。设目标的距离为L，光脉冲往返路程的距离是2L，光在空气中的传播速度为C=3×108m/s,那么光脉冲往返所用时间t为：t=所以目标的距离是：L=只要通过精确计时电路计算出激光在2L路程里走过的时间就可以直观的计算出距离L，最后通过显示器显示出来。总的原理方框图单脉冲激光测距系统主要由三个基本部分组成：激光发射系统、接收系统和控制计数系统。驱动电源LD激光器脉冲放大及整形PMT管TDC芯片单片机显示器PCI总线时标震荡复位电路取样棱镜图2.1

6、单脉冲激光测距系统原理图激光发射系统的任务是发射功率高、束射脚小得激光脉冲。接收系统接收由目标反射回来的极弱的激光脉冲，然后由光电管将其转换为电脉冲信号并加以放大。再通过计数电路对激光脉冲往返所经过的时间进行计数以得出所测距离。为了计算距离，激光发射脉冲的一部分经过取样棱镜输入接收系统作为基础信号，基础光电脉冲通过们控出发打开电子门使其计数器开始计数，回波脉冲到达后再通过门控使得电子门关闭，计数结束，最后由显示器显示测量结果。（2）12一、激光测距系统的实现脉冲激光发射模块半导体激光器要想获得一个大能量，窄脉宽的光脉冲，就需要一个能提供良好光脉冲的种子光源，其不仅要求输出的光脉冲有高

7、的重复频率、快的上升沿、窄的脉冲宽度、一定幅值的脉冲电流，而且输出的光脉冲最好要平滑，激光输出的功率和中心波长稳定。国内现有的采用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）作为驱动的脉冲激光驱动电源，其输出脉冲都大于15ns。采用雪崩晶体管的激光驱动电源，其输出脉冲可达纳秒级，但其输出脉冲信号的前沿、脉宽、频率、峰值电流都受限于雪崩晶体管本身的参数特性，不能随意调节。（3）采用如下图3.1所示的驱动电源，针对不同的激光器可以通过改变电路中电源电压、电阻、