水下相位式激光测距定标方法

基于相位式激光测距的工作原理,提出了将相位式激光测距仪用于水下测距的思路,从原理上分析了水下相位式激光测距的可行性。通过水下距离测量实验,对水下相位式激光测距可行性进行了验证,完成了水下相位式激光测距仪的测距定标算法,并探究了水体浊度对相位式激光测距动态范围和测距精度的影响。实验结果表明,经过定标校正后的水下相位式激光测距仪在水下3.5 m范围内测距误差平均值不超过3 mm,测距范围与水体浊度间存在指数衰减关系。该水下相位式激光测距仪为水下距离的探测提供了一种新方法,可实现水下目标近距离的精确测距。     

相位式激光测距传感器原理及其在自动化生产中的应用

本文介绍了相位式激光测距传感器的原理和使用的算法,重点介绍了差频测相和DFT计算初始相位的原理。对相位式激光测距传感器的设计难点也做了分析并提出解决方案。针对测量误差产生的原因,提出了提高测相精度和减少相位漂移的具体解决办法。最后在测量传送物体宽度、长度、高度和直径方面的实际应用做了验证,从使用结果看,本文设计的相位式激光测距传感器的精度和稳定度均能满足自动化生产需求。     

相位激光测距技术研究概述

文章简述了相位激光测距技术的原理,就激光测距研究中关键技术研究状况做了详细阐述。介绍了相位式激光测距仪的发展历史和最新进展,并就相位测距技术的研究发展方向做了分析。     

正交混频相位式激光测距方法与系统实现

针对传统的二次混频式激光测距仪鉴相精度不高,难于消除系统误差等问题,提出了正交混频相位激光测距法,利用成熟的正交调制技术进行激光光强的幅度调制,提高了基于二次混频原理的激光测距仪的鉴相精度,并且通过改变低频信号相位来获得两个相对很小的频差,易于消除系统附加相移,大大简化了二次混频式激光测距仪的硬件设计。详细阐述了基于正交混频相位测距方法的激光测距原型机设计要点。系统原型机设计方案采用了集成度很高的正交调制芯片完成,结构紧凑没有冗余元件。原型机实验精度达到±1.52mm,在62.5MHz频点下测相精度达到0.042°,并且可以很方便地通过加入多频调制的方法大大提高测量距离,是采用二次混频法进行相位激光测距的优秀解决方案。     

对机械手定位的全相位傅里叶变换相位式激光测距系统

针对机械手中用于标定以及空间定位的激光测距装置测距精度不足、容易受工作环境等因素的影响，进而导致测量不准确，影响机械手空间标定以及定位的缺点，提出了一种基于全相位傅里叶变换（apFFT）的相位式激光测距系统。该系统采用apFFT算法来进行鉴相，进而得出实时测量的距离。相比于传统的基于傅里叶变换的相位式激光测距方法，该方法能够有效抑制实际应用中由于多种因素导致的频谱泄露现象。实验结果表明，该系统具有良好的稳定性和抑制频谱泄露能力，同时该系统的平均定位精度可以达到1 mm，满足实际工业生产制造的需求。     

一种基于DDS技术的新型激光测距系统的设计

提出了将直接数字频率合成（DDS）技术应用到连续波相位式激光测距系统中的整体设计方案，讨论了DDS技术和相位式激光测距的基本原理和特点，并对DDS的杂散性能进行了初步分析。在该系统中，采用了频率稳定度高、切换速率快和低相位噪声的DDS频率合成源，可以实现高精度的差频测相和全数字测相，对于工程实现高精度和大量程相位式激光测距系统提供了新的途径，同时引入了数字信号处理器件，将进一步提升系统的整体性能。     

应用欠采样原理提高相位式激光测距精度

在激光测距中,测程和测量精度一直都是一对矛盾体.在保证测程的同时,提高测量精度是本次设计的关键所在.相位式激光测距的传统思想是将高频信号进行混频之后得到频率较低的差频信号,使用FFT得到相位,但是信号经混频后会带来幅度的衰减和相位的偏移.为了解决该问题,提出一个新的思路,利用欠采样技术与同步检测原理改进测相方法,降低数据处理的复杂度,提高相位检测的精度.用MATLAB仿真有白噪声和其他干扰信号存在时欠采样技术测量相位的精度,经过误差分析之后进行改进并与传统的方法进行了比较.     

相位式激光测距全相位谱分析鉴相算法

为降低相位式激光测距的鉴相偏差,以余弦信号为对象深入研究全相位谱分析鉴相的性能。将余弦信号分解为指数形式进行频谱变换,得出负频率会引起谱分析鉴相偏差,但全相位谱分析的频谱泄漏远小于传统傅里叶变换(FFT)法,仿真时鉴相偏差降为后者的1‰。从信噪比增益角度研究窗函数对鉴相精确度的影响,分析表明,归一化频率偏移量绝对值小于0.3时,采用矩形窗的全相位谱分析鉴相方差最小,可达克拉美罗下限的1.3倍。实验结果表明,在测距系统中可忽略全相位谱分析鉴相的偏差,当信噪比为34 dB时,每秒百万次鉴相的精确度为3.3 mrad,测距精确度达1 mm,全相位谱分析适用于高精确度相位式激光测距。     

基于正交混频的相位激光测距实验分析系统

为了解决因F-P标准具间距和光栅入射角导致相位激光测距精度差大的问题,设计了基于正交混频的相位激光测距实验分析系统。设计了相位激光测距实验数据采集器和正交混频转换器,完成系统的硬件设计;在系统的软件设计中,利用飞行时间法提取出相位激光测距实验时间,结合设计的相位激光测距实验分析程序,实现了相位激光测距实验分析。系统测试结果表明,设计系统受到F-P标准具间距和光栅入射角的影响比较小,可以减小相位激光测距精度差,从而提高激光测距精度,当被测距离为3 m时,相位激光测距误差在-4×10^-4 m,设计系统的相位差与实际值相差低于0.3°。     

基于FPGA与TDC-GPX2的相位激光测距系统设计

针对传统相位测距系统精度不高和结构复杂等缺陷,设计出一种基于FPGA与TDC-GPX2的相位激光测距系统.该系统首先设计了激光发射和接收部分的光学结构,其次设计了硬件系统中的光电检测电路和混频电路,最后采用数字转换芯片TDC-GPX2测量发射信号和反射信号的时间差,并以FPGA为核心处理器进行数字鉴相将时间差转化为相位...     

自动增益控制的自触发脉冲激光测距技术

文中提出了一种具有自动增益控制的自触发脉冲测距方案,不但减小脉冲信号上升沿 引起的测距误差,而且也减小由于信号幅度变化带来的漂移误差影响。实验结果表明:该激光脉冲测距系统在1m～10m的测距范围内,测距精度达到亚毫米级。     

脉冲激光测距接收电路的设计

从脉冲激光测距的特点出发,结合APD工作条件,以及回波信号特征,设计了一种脉冲激光测距接收电路。该电路采用两级放大电路,其中前置放大电路具有自动增益控制功能,有效地解决了因测量距离的远近不同而导致回波信号幅度变化大的问题,为后续电路的信号处理提供了条件。     

一种提高相位测距精度的方法

在激光相位测距中,距离是通过求回波信号的相位信息求得的。由于频谱泄露和栅栏效应,传统的FFT不能精确地计算出频率点的相位值,因此提出使用密集频谱细化技术和频谱校正技术对回波信号的频谱进行校正。实验结果表明:基于复解析带通滤波器的复调制谱细化算法所需的运算量少,计算速度快,同时能够提高相位测量精度;频谱校正算法中相位差校正算法是一种精确的校正方式,校正精度很高;频谱细化和频谱校正技术大大提高了频谱分辨率。在工程应用中,本文方法运用于激光相位测距中能大幅度提高频域数字测相的精度。     

Effect of optical amplifier noise on laser linewidth requirementsin long haul optical fiber communication systems with Costas PLLreceivers

The impact of optical amplifier noise is analyzed in investigating the performance of optical long-haul PSK homodyne communication systems with Costas phase locked loop (PLL) receivers. The laser linewidth requirement for an optically amplified system becomes relaxed in comparison with the system with no optical amplifier, owing to the fact that the effect of incomplete phase tracking becomes less important as a larger signal power is demanded to maintain a fixed bit-error rate. Also, it is found that the power splitting ratio regarding the power distributions for the I-arm and the Q-arm of a Costas loop can vary in a wide range without having much influence on the performance of an optically amplified system. As a matter of fact, the power penalty induced by incomplete phase tracking for a system with a large number of cascaded optical amplifiers is mainly due to the finite phase error and not due to the power splitting ratio, and this may fail a previously-reported method for finding the required laser linewidth by assigning a certain amount of power penalty that is due to the power splitting ratio     

激光雷达信号相位误差对合成孔径成像的影响和校正

针对合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar,SAL）,分析了信号相位误差对合成孔径成像的影响。建立了激光信号模型,分析了激光信号相干性对SAL方位分辨率的影响,给出通过本振信号延时处理保证相干性的解决方案。分析了LFM信号非线性失真对距离分辨率的影响,为同时解决激光LFM信号调制放大过程引入的脉冲间随机初相位问题,提出一种基于参考通道的LFM信号非线性失真和脉冲间随机初相位定标校正方法。给出了实验和仿真数据处理结果。     

Chirp强度调制与近红外激光合成孔径雷达距离向处理

合成孔径激光雷达是利用同一孔径(望远镜)与目标作相对运动并采用信号处理方法来模拟孔径阵列,获得高方位(横向)分辨率的相干成像雷达.采用窄线宽的单频光纤激光光源和相干探测方法;发射光波被啁啾信号作幅度调制,接收后进行距离向脉冲压缩;激光雷达和目标相对运动引起的回波相位变化,由相关运算实现相位补偿和累加(孔径合成),以提高方位向分辨率.提出了新的工作体制:距离向啁啾信号调制在发射光波振幅(强度)上,方位向多普勒频移反映在回波光波相位(频率)上,便于解决距离向与方位向之间的耦合模糊问题.报道了中期实验成果:Chirp 射频信号调制激光强度,实现合成孔径激光雷达距离向的压缩.     

波形控制激光功率负反馈YAG激光焊接机的设计及其应用

摘要：为了提高激光焊接机激光输出的能量稳定度,在焊接机研究设计中采用了在输出端加激光功率检测装置并将其实时信号反馈到控制端,形成一个闭环控制系统的控制方法,进一步提出了在激光功率负反馈信号中加入相位补偿信号以达到提高激光能量控制精度的目的。同时,在激光焊接机软件设计上加入了激光能量波形控制功能,以拓宽激光焊接加工的应用领域。实验结果表明,与传统的激光电流负反馈的能量波动为8%以上相比,采用功率负反馈可使激光能量波动控制在3%以内;通过一个焊接实例说明了选择激光功率波形,可以改善焊接质量。     

基于对称天线相位干涉仪的入射角估计及跟踪

针对现有相位干涉仪角度估计算法在近场条件下性能不佳的问题,该文提出一种远近场均性能良好的改进的导向矢量匹配算法。该算法采用对称结构天线接收来波信号,利用近场条件下对称位置天线的到达相位差中距离相关项对消的特性设计新的代价函数。代价函数最大值位置对应的入射角即为目标信号的入射角估计。在此基础上,利用相关函数的梯度正比于角度误差的特性设计角跟踪环路。作为一种局部极值估计算法,角跟踪环路相比其它全局最大值估计算法具有更好的相位噪声鲁棒性。仿真实验验证了该算法在不同相位噪声以及远近场条件下的优良性能。