相位法激光测距接收系统

相位法激光测距作为一种高精度的测距方法,在很多领域中得到广泛应用,在激光调制频率一定的情况下,测距速度和精度取决于相位差测量的速度和精度,并受信号串扰等因素的影响。基于此,提出了一种新的相位差放大测量的方法,在不增加测量时间的同时将测相精度提高1/N倍,并结合欠采样技术避免了混频器和其他多余器件的使用,减小了串扰对系统的影响;高频弱光信号入射到雪崩光电二极管上,会在输出信号上产生相位延迟导致测距误差,我们提出灵活控制加在雪崩光电二极管上的反向偏压的方法减小该相位延迟,对于调制频率为18.5MHz波长为650nm的激光,当入射光强度为0.5uW时,可将相位延迟从1.4度 压缩到0.03度 之内;建立了信号串扰产生测相误差的数学模型,并通过实验给出了采取不同屏蔽措施时串扰对测相误差的影响。实验结果证明,当调制频率为18.5MHz时,测相精度为0.014度 ,相应测距精度可达0.3mm 。     

提高相位激光测距精确度的研究

提出了提高相位激光测距测量精度的方法,给出了用两个频率进行相位激光测距时的测量方法,解决了单一频率测量的矛盾,扩大了测量范围,达到了测距时高精度、大范围的工程应用要求。     

高频相位激光测距系统的高精度鉴相

相位测距是一种非常重要的绝对测距手段,是大尺寸精密测量的重要保障。提高激光调制频率并采用高性能器件实现高频采样分析是提升相位激光测距精度最有效的方式之一。针对高性能器件的最大采样频率总是受限,难以满足高调制频率采样的难题,分析验证了欠采样方法用于相位测距的可行性,同时仿真分析了全相位傅里叶频谱分析法（allphase Fast Fourier Transform,apFFT）提高鉴相精度的优势。在此基础上,提出“欠采样+apFFT”的方法,并构建了激光相位测距的鉴相系统。当调制频率为201 MHz,欠采样频率为100 MHz时,系统鉴相精度高于±0.04°,对应的测距精度为±0.08 mm。实验结果表明,基于“欠采样+apFFT”的相位测距方法具有高精度、抗干扰能力强等优势,在科学研究与工程应用中具有重要价值。     

相位式激光测距谱分析鉴相的无偏改进

针对相位式激光测距中的鉴相误差,建立了谱分析鉴相的误差模型,提出了在数据预处理中引入希尔伯特变换来消除相位差估计偏差的测量方法.分析了传统谱分析鉴相的偏差和方差,指出这些测量偏差受初相位的影响,在高速测距中不容忽略.提出了一种无偏改进方法,通过窗函数法设计正弦信号的简易希尔伯特变换器,将离散傅里叶变换的对象转换为解析信号,在仅增加4次加减法运算和2次移位操作的情况下,实现了近似无偏谱分析鉴相.仿真分析和实验验证结果表明,鉴相均值与真实相位差相同;当信噪比为40 dB时,每秒百万次高速鉴相的误差为0.1°;当调制频率为100 MHz时,测距精度达到0.4 mm.实验表明,将希尔伯特变换应用于谱分析鉴相,可实现高准确度相位差测量,并可应用于高速相位式激光测距.     

激光测距与光速测量实验方法研究

本文给出了采用相位式进行激光测距的实验原理,根据相位式激光测距原理提出了一种激光测距实验方法。在此基础上,通过对实验方法的调整,同时实现了对光速的测量,并对距离测量和光速测量测量的结果进行了误差分析。     

用于精密测量的激光测距技术研究

随着现代精密机械加工业和测试技术的不断发展。激光测距技术以其测量精度高、速度快、抗干扰能力强的特点不断应用到精密测量过程中。激光测距方法也成为测试计量学科研究的主要领域。本文简述了激光测距技术的传统方法和最新方法。     

正交调制降频相位式激光测距

为了提高激光测距的精度与稳定性,通过改良传统相位激光测距仪,设计了新型正交调制降频与最小二乘法解相位的相位式激光测距仪。使用反射镜实现内外测距光路,通过正交调制技术对发射激光进行幅度调制,接收模块接收到的回波信号经过混频器后再经过低通滤波器将回波信号降频,降低解相难度并提升解相精度。改用分时测量得到距离相位从而消除二次混频方法所产生的附加相移,分别对内外光路低频回波信号采样进行模数转换后使用最小二乘法求解相位。采用多频率调制测量兼顾激光测距范围与测量精度,最后通过超定方程解模糊算法求解多频测距的待测距离。在国家标准基线上进行样机测试,实验结果表明,在60m量程内正交调制激光测距仪的测量平均误差控制在1.5mm以内,测距量程内标准差保持在0.9mm以内。     

高速高精度实时相位式激光测距系统

为解决工业现场测量对高速实时精密测距的需求,设计并搭建了一套高速高精度的激光测距系统。系统采用双测尺同时调制的激光光源以及双路信号同步探测的信号处理技术,提高了系统测量速度以满足高速测距的需求;分析验证了欠采样方法应用于的高频信号测鉴相的有效性,基于欠采样可有效降低了鉴相处理电路的复杂度。采用201 MHz+3 MHz的双测尺调制光源及40 MHz的采样频率,结合收发光学系统及信号解算电路,搭建了高速激光测距系统;进行了激光测距系统的测量速度和测量精度实验。实验结果表明,该测量系统的测量速度可达62次/s,测距精度可达±0.2mm。该系统具有高速高精度的实时测量性能,可用于高精度激光扫描仪、动态跟踪测量等高速测距系统。     

基于激光测距技术的汽车防撞系统的研究

采用激光测量技术,对汽车防撞系统的关键技术进行研究,设计一种高性价比的汽车防撞系统.采用激光测距传感器和双自由度的云台系统,在单片机的控制下,实现水平方向和垂直方向全方位的动态扫描,实时监测目标车辆与周围车辆的距离.当进入测量领域的车辆与目标车辆的距离达到设定的安全门限时,进行声光报警,提醒驾驶员及时调整车辆的行进路线,进行相应的避让和其它处理.为高精度汽车防撞系统的实现提供了一种新的方法.     

脉冲-相位式激光测距仪的研究

本文介绍了应用砷化镓半导体激光器研制的脉冲-相位式激光测距仪的设计原理和特点．并对实验结果进行了科学的分析。     

机器人测距传感器的研究

采用超声波专用集成电路LM1812研制了超声波测距传感器，并进行实验标定，该传感器能够连续适时的测距、显示和传输数据，可用于移动机器人进行测距、导航等。     

基于PSD的激光测距仪及其在空间机器人上的应用

对PSD的误差来源及其补偿方法进行理论分析和实验研究;设计了基于PSD的三角法激光测距仪.测距仪安装在空间机器人的腕部,在机器人工作时对距离和机械手腕的位置与姿态进行检测,激光器发出的鲜亮的红色光斑可作为机器视觉的基准.     

基于C8051F320单片机的超声波测距仪

介绍了USB(通用串行总线,Universal Serial Bus)型单片机C8051F320和相应的集成开发环境,详细论述了超声波测距仪从系统的整体结构设计到发射与接收部分电路的实现以及软件设计的整个过程.为了提高测量精度,采取了温度补偿、增大发射功率、回波捕捉等措施.系统充分利用C8051F320的功能模块和片内资源,实现了温度和距离的测量、输入信号的采集和USB总线传输,可在VC编制的界面平台上控制单片机及实时显示数据处理结果.该超声波测距仪符合USB2.0规范并采用USB总线供电模式,无需外接电源,支持即插即用.经测试该系统能有效提高测距精度,有望得到进一步应用.     

一种快速、高精度激光相位测距方法的研究

提出了一种使用正弦调幅激光相位测距方法,它具有快速和高精度的特点,适用于实时高精度测距.实验系统中使用了独立的内、外光接收电路,提高了测量速度,此外对大小角度情况进行判断、处理,并根据测量结果进行了误差修正,提高了测量精度.在0.3～13m内测量,系统测距精度3σ＜46.6mm,速率约3次/秒.     

基于马赫增德尔调制器的相位式激光测距

为了提高相位式激光测距的精度,提出以马赫增德尔调制器作为外调制器,提高调制频率以提高测距分辨率。介绍了射频相位式激光测距试验装置的组成,该系统以小数分频锁相环产生1.5 GHz左右正弦调制信号,采用马赫增德尔调制器对光波进行强度调制,并以差分式测量的方法抵消温度引起的相位差漂移,将信号下变频后按相关法计算相位差。试验表明,由光电探测器噪声和电路噪声引起的相位差漂移小于0.15°,该测距装置的测距误差在±0.05 mm以内。     

基于一维激光测距仪的室内移动机器人定位

提出了一种利用安装在云台上的一维激光测距仪对移动机器人进行定位的方法.首先将机器人坐标系建立在云台上,并建立室内固定的参考坐标系,利用云台获取的旋转角以及一维激光测距仪采集到的距离信息对云台和一维激光测距仪标定.由激光测距仪扫描得到参考坐标系三轴上的三个点A、B、C求得移动机器人在室内参考坐标系下的定位.实验证明,该方...     

基于CPLD的精确模拟激光回波技术

介绍一种简单实用的激光测距机测距精度的检测方法。在研制的检测仪中,使用CPLD实现精确模拟激光脉冲回波信号,具有精度高、设计灵活、性能可靠等优点,对其实现过程进行了详细描述。     

基于单片机的超声波测距仪的研制

为了改进传统测距方法的不足,本文研制单片机控制的超声波测距仪.该仪器在工业控制、能源勘探及机器人定位等领域具有强度大、方向性好及精度高等特点.     

智能远距离激光切割控制系统设计与研究

随着人工智能技术的发展,机器视觉与传统工业的结合应用越来越广泛。在电力铁塔安装作业过程中,角钢预置孔位常出现错位,需要在高空实施切割打孔作业。因激光切割角钢效率较高,研制了一套适用于高空铁塔的扩孔切割设备可解决传统方法效率低的问题。通过视觉识别待切割孔,确定待切割路径,控制电机转动,完成激光切割作业。经过试验,所设计的控制系统能够满足激光扩孔切割要求。