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《用于相位法激光測距的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、光電子·激光第12卷第8期2001年8月JournalofOptoelectronics·LaserVol.12No.8Aug.2001文章編號:1005-0086(2001)08-0864-04用于相位法激光測距的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)112金寧,汪偉,翁劍楓,張?jiān)鲆?中國計(jì)量學(xué)院信息工程學(xué)院,浙江杭州310034;1.中國計(jì)量學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,浙江杭州310034;2.中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量技術(shù)工程學(xué)院,浙江杭州310034)摘要:本文論述了相位法激光測距的原理和引起誤差的原因,提出了電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,著重對頻率電路和精密檢相電路進(jìn)行了較為深入的分析與討論。針對大小角度
2、、零點(diǎn)漂移和信號幅度等原因引起的測量誤差,本文提出了具體的解決措施,提高了數(shù)字檢相電路的測相精度和穩(wěn)定性,最后給出了測試方法和測試結(jié)果。關(guān)鍵詞:相位;激光測距;數(shù)字檢相中圖分類號:P225.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼: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是待測距離;c是光速;f是光波的調(diào)制頻率;1引言h是檢測到的相位差。對S求微分,得相位法激光測距是利用發(fā)射的調(diào)制光和被目標(biāo)dcdfdhdS=S-S+S(2)cfh反射的接收光之間光強(qiáng)的相位差包含的距離信息來可知,在理論上影響相位法測距精度主要由光速誤差實(shí)現(xiàn)對被測目標(biāo)距離的測量,由于采用調(diào)制和差頻測(傳輸光的氣體媒質(zhì)折射率變化等原因引起)、調(diào)制頻相等技術(shù),具有測量精度高的優(yōu)點(diǎn),廣泛用于有合作率f的誤差(頻穩(wěn)度)及相位測量誤差組
6、成。其中第1目標(biāo)的精密測距場合。本文所述電路系統(tǒng)即是利用相項(xiàng)可以采用實(shí)時實(shí)地環(huán)境參數(shù)(溫度、大氣壓力等)誤位式激光測距原理,結(jié)合光纖光路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對儲油罐[1]差補(bǔ)償來降低,后2項(xiàng)取決于信號處理電路的性能。等大型容器的遠(yuǎn)距離液位測量。因此,在電路系統(tǒng)中,頻率產(chǎn)生電路和差頻測相電路2相位法激光測距原理及分析是關(guān)鍵,它直接影響系統(tǒng)誤差的大小。另外,還必須考[2]慮到信號在光路和電路上傳輸時將產(chǎn)生的附加相移。相位法激光測距的一般公式是附加相移是隨機(jī)的,隨著外界環(huán)境、元器件性能及其chS=2(2πf)(1)穩(wěn)定度等而變化,無法用修正來消除,會對測量結(jié)果收稿日期:200
7、1-01-18第8期金寧等:用于相位法激光測距的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)·865·造成很大影響。因此,電路系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)高光路進(jìn)入容器,內(nèi)光路從容器頂部反射,以此為基準(zhǔn)’’精度距離測量的關(guān)鍵。信號er,外光路從待測液面反射,作為測距信號er,外’’’光路從待測液面反射,作為測距信號em,er和em被光3電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案電接收管接收,經(jīng)低噪放大器后還原為高頻調(diào)制波,基于相位激光測距原理的光纖液位計(jì)原理框圖再經(jīng)混頻器與fM混頻后成為2路中頻信號er和em,如圖1所示。電路系統(tǒng)由頻率綜合電路、激光調(diào)制驅(qū)er和em的相位差反映了距離S,而待測液位高度h=動電路、光電接收低
8、噪聲放大電路、混頻電路、數(shù)字檢H-S。經(jīng)過由內(nèi)外光路
