光学雷达用大功率LED光源脉冲调制方法研究.pdf

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10、光学雷达用大功率LED光源脉冲调制方法研究学科名称：测试计量技术及仪器研究生：张玉荣指导教师：刘君教授摘要签名：监签名：雄㈣V2删ss75tj=F激光雷达是一种以激光为光源的主动式现代光学遥感设备，已广泛用于大气环境监测领域，但由于激光波长有限，使得激光雷达在探测特定波长的气溶胶特性时受到限制。LED光源具有波长丰富、体积小、成本低等诸多优点使得用LED作为大气遥感探测雷达的光源比起激光光源来就有许多优势。光学雷达的光源要求使用脉冲光，而LED光源是连续光，因此本课题研究光学雷达用大功率LED光源

11、脉冲调制方法很有意义。本文首先介绍了LED的特点和光通量的测量原理，光通量的大小与温度成反比，与驱动电流成正比，因此要用恒流源来驱动大功率LED，且要把LED焊接在散热片上，减小温度的影响。其次介绍了雪崩晶体管的工作原理以及纳秒脉冲发生电路工作原理，用此方法获得的窄脉冲脉宽可达几十纳秒，脉冲反向过冲小。调节电路中的电容和供电电压可以改变输出脉冲的脉宽和幅值。选用FPGA作为主芯片产生纳秒脉冲电路的触发脉冲，保证了脉冲频率的精确性。最后介绍了LED驱动芯片的工作原理，将纳秒脉冲电路产生的高质量窄脉冲

12、作为电源，驱动9颗大功率LED。利用FPGA设计了频率可调脉冲发生器，完成了FPGA硬件设计及VerilogHDL硬件描述语言编程，产生1000Hz-3000Hz频率连续可调的脉冲；利用雪崩晶体管的雪崩特性，设计并调试纳秒脉冲发生电路，生成超窄脉冲，然后采用PT4115降压恒流源LED驱动电路得到了窄脉冲光，设置LED驱动电路的电阻可以确定流过LED的电流大小。最后利用光电二极管设计光电转换电路，测量脉冲光的波形。实验结果表明，脉冲光的频率正确，脉宽50ns，实现了LED光源的脉冲调制。关键词：L

13、ED光源；纳秒脉冲；雪崩晶体管；FPGA本研究工作得到陕西省教育厅自然科学基金项目的资助，项目编号：11JK0917西安理工大学硕士学位论文IIABSTRACTTitle：RESEARCHoFAPULSEMoDULATINGMETHoDFORHIGHPOWERLEDLIDARMajor：Technology＆InstrumentationofTestingandMeasuringName：YurongZHANGSupervisor：Prof．JunLIUAbstractSignature：Sign

14、ature：五纽L!：奶．Lidarisakindofactivemodemopticalremotesensingeqmpmem、析廿llasersourcewhichhasbeenwidelyusedinatmosphericmonitoring．However,duetothelessoflaserwavelength，lidarislimitedinthedetectionofaspecialwavelengthofaerosolproperties．TheLEDlight