一种新型短距离高精度激光测距仪的研究

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1、一-一一一行一一*AT,ATAt#2*At#9t$3摘要本文首先介绍了利用激光进行测距的常用方法，及其优缺点，然后针对现有激光测距方法的局限性，提出了回波触发激光测距方法。该方法通过检测激光回波信号得到与激光脉冲对应的电压脉冲信号，利用该电压脉冲信号触发产生新的激光脉冲从而形成闭环振荡的技术，以及系统实时取样补偿的方法实现短距离内的高精度实时距离监测。该方法可以弥补现有一般激光测距机无法克服的缺陷，既可以提高激光测距机的测量精度，又可以减少环境因素对测距误差的影响，降低测距系统对测试环境的要求。该测

2、距装置实际上是在现有的脉冲傲光测距方法的基础上，利用回波脉冲和电子技术手段，实现自动依次触发新的激光脉冲，自动实现快速多次平均测量，从而达到较高测距精度的效果，同时克服了普通的单次脉冲激光测距方案很难测量短距离(小于数百米)而且误差太大的问题。此方法在提高激光测距机的测量精度的同时降低了系统对元器件的性能要求，从而降低设计难度与产品成本。利用这种测距方法能够满足一些特殊条件下(如高温)对距离进行非接触测量的要求。本论文从理论和实验上验证了该测距方案的可行性。理论上该闭环测距系统的脉冲振荡频率可达到数

3、十兆赫。在采用实时取样补偿技术的情况下，该测距方案的测距精度可达到毫米量级，其最小距离分辨率甚至可以高达微米量级。该测距方案设计新颖，系统受环境因素影响较小，可在恶劣环境下进行短距离(一般小于100米)的实时监测。经过对系统的性能要求分析与理论论证，我们设计了系统电路模块与相应的软件模块，并对系统的整体性能进行了测试分析。经过对测试数据的分析处理，得到了测距精度与测距误差等参数.测距样机实现了在测量距离为4m-7m时的误差小于1.4mm，最小距离分辨率达到lmm。实验结果表明，该设计方案基本上达到预

4、期的指标要求。关键词激光测距;测距精度;回波触发Abstract玩thefirstchapterofthispaper,severalkindsoflaserrangefindersthatcurrentlyinuseareintroduced;theirtechnologicaladvantagesanddisadvantagesarediscussed.Inthefollowingchapter,anovellaserrangingmethodbasedonanewprincipleknowna

5、slaserechotriggeroscillationrangingtechnologyisproposed.Bymeasuringtheoscillatingfrequencyoftherangingsystemoritsequivalence,thetimeintervalofmultiplepulseperiods,boththerangingprecisionandthestabilityareimproved.Varioustechnicalmeasuresareadoptedtomin

6、imizetheinterferencefromtheenvironmenthencetherequirementofcomponents'performanceisdecreasedwhichreducesthecostwhilenotsignificantlyincreasethesystemcomplexity.TheproposedsystemcanworkunderhostileconditionssuchashightemperatureandstrongEMI.Thefeasibili

7、tyofthelaserrangingschemeisprovedinthepaper.Theoretically,thesystem'spulseoscillatingfrequencycanreachseveraldozensofmega-Hertz.Therangingprecisionintheorderofmillimeterisobtained.Basedontheanalysisofthesystem'srequest,theelectricalcircuitandthecontrol

8、softwarehadbeendevelopedandlaser-rangingprototypewasrealized.Testswereperformedonthemodelmachine.Thehighestoscillatingfrequencyreached15MHz.Experimentresultsshowedthatthesystem'srangingprecisionisbeterthan1.4mmin4.8m-6.5mrange,atthesame