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《用于相位法激光测距的电路系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、光电子·激光第12卷第8期2001年8月JournalofOptoelectronics·LaserVol.12No.8Aug.2001文章编号:1005-0086(2001)08-0864-04用于相位法激光测距的电路系统设计112金宁,汪伟,翁剑枫,张增耀(中国计量学院信息工程学院,浙江杭州310034;1.中国计量学院机电工程学院,浙江杭州310034;2.中国计量学院计量技术工程学院,浙江杭州310034)摘要:本文论述了相位法激光测距的原理和引起误差的原因,提出了电路系统设计方案,着重对频率电路和精密检相电路进行了较为深入的分析与讨论。针对大小角度
2、、零点漂移和信号幅度等原因引起的测量误差,本文提出了具体的解决措施,提高了数字检相电路的测相精度和稳定性,最后给出了测试方法和测试结果。关键词:相位;激光测距;数字检相中图分类号:P225.2文献标识码:ATheDesignoftheCircuitSystemUsedforPhaseLaserRangeFinder112JINNing,WANGWei,WENGJian-feng,ZHANGZeng-yao(DepartmentofInformationEngineering,ChinaInstituteofMetrology,Hangzhou310034,C
3、hina;1.DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,ChinaInstituteofMetrology,Hangzhou310034,China;2.DepartmentofMetrologyEngineering,ChinaInstituteofMetrology,Hangzhou310034,China)Abstract:Inthisarticle,theprincipleanderroranalysesforphaselaserrangefinderarediscussed.Thedesignof
4、circuitsystemisputforward.Thecircuitoffrequencygeneratoranddigitalphasedetectoraredevelopedindetails.Somepracticalmethodareintroducedtoimprovetheprecisionandstabilityofthephasemeasurementon0°measuremistake、offsetdriftandsignalamplitudeetc.Thetestmethodandresultofthiscircuitaregiven
5、out.Keywords:phase;laserrangefinder;digitalphasedetectingcircuit式中,S是待测距离;c是光速;f是光波的调制频率;1引言h是检测到的相位差。对S求微分,得相位法激光测距是利用发射的调制光和被目标dcdfdhdS=S-S+S(2)cfh反射的接收光之间光强的相位差包含的距离信息来可知,在理论上影响相位法测距精度主要由光速误差实现对被测目标距离的测量,由于采用调制和差频测(传输光的气体媒质折射率变化等原因引起)、调制频相等技术,具有测量精度高的优点,广泛用于有合作率f的误差(频稳度)及相位测量误差组
6、成。其中第1目标的精密测距场合。本文所述电路系统即是利用相项可以采用实时实地环境参数(温度、大气压力等)误位式激光测距原理,结合光纤光路系统实现对储油罐[1]差补偿来降低,后2项取决于信号处理电路的性能。等大型容器的远距离液位测量。因此,在电路系统中,频率产生电路和差频测相电路2相位法激光测距原理及分析是关键,它直接影响系统误差的大小。另外,还必须考[2]虑到信号在光路和电路上传输时将产生的附加相移。相位法激光测距的一般公式是附加相移是随机的,随着外界环境、元器件性能及其chS=2(2πf)(1)稳定度等而变化,无法用修正来消除,会对测量结果收稿日期:200
7、1-01-18第8期金宁等:用于相位法激光测距的电路系统设计·865·造成很大影响。因此,电路系统的合理设计是实现高光路进入容器,内光路从容器顶部反射,以此为基准’’精度距离测量的关键。信号er,外光路从待测液面反射,作为测距信号er,外’’’光路从待测液面反射,作为测距信号em,er和em被光3电路系统设计方案电接收管接收,经低噪放大器后还原为高频调制波,基于相位激光测距原理的光纤液位计原理框图再经混频器与fM混频后成为2路中频信号er和em,如图1所示。电路系统由频率综合电路、激光调制驱er和em的相位差反映了距离S,而待测液位高度h=动电路、光电接收低
8、噪声放大电路、混频电路、数字检H-S。经过由内外光路
