脉冲激光测距

脉冲激光测距
脉冲激光测距

脉冲激光测距关键技术研究

学科:

研究生签字:

指导教师签字:

摘要

随着科学技术的不断发展,激光测距仪在各领域被广泛应用。目前激光测距仪正朝着小型化、低功耗和高精度的方向发展。脉冲激光测距法与其他测量方法相比较,有响应快、测量准确、测程远、结构简单等优点,因此备受人们关注。国内外对激光测距的发展和应用都做了大量的研究,本文通过对脉冲激光测距的关键技术进行研究,提出可行的设计方案并制作脉冲激光测距仪。该课题在防暴装备防护性能检测装置研制CXY1013(7)的基础上,通过激光在大气中传输的损耗对测量精度的影响、脉冲激光测距的发射电路、接收电路以及控制电路等关键技术进行研究,并运用相关软件进行仿真。使脉冲激光测距仪便于携带、测量精度高、测程远且成本低。

脉冲激光测距技术与光学,电工学,计算机软件编程等多学科相关,但激光测距的指标主要包括:测量精度、测量范围和测量速度。本文从脉冲激光测距的关键技术着手,其研究的主要内容包括:第一,对激光在大气中的传输损耗进行分析与研究,为后续的电路设计提供理论支持。其次,发射模块的设计,采用由MSP430F1611单片机产生触发信号,利用驱动芯片DS1040驱动半导体激光二极管产生脉宽为15ns到75ns可调的脉冲;接收单元的设计,则是主要包括对高压偏置电路、前置放大器、信号比较以及高精度的时间测量等电路设计,并通过相关验证实现系统的可行性。最后,完成了脉冲激光测距的发射、接收和控制电路的PCB设计和硬件的相关调试,经过软件编程实现了单片机对发射电路、接收电路以及TDC-GP2的数据通信,在整体上使脉冲激光测距仪的性能得到进一步的改善。

关键词:脉冲激光测距;激光大气传输;发射、接收电路;TDC-GP2

脉冲激光测距仪的设计-课程设计

目录 第一章绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 第二章脉冲激光测距仪的工作原理 (2) 2.1测距仪的简要工作原理 (2) 第三章脉冲激光器的结构及工作过程 (3) 3.1激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) 3.1.1测距仪的大致结构组成 (3) 3.2主要的工作过程 (4) 3.3主要部件分析: (4) 3.3.1激光器(一般采用激光二极管) (4) 3.3.2激光二极管的特性 (5) 3.3.3光电器件(采用雪崩光电二极管APD) (6) 第四章影响测距仪的各项因素 (7) 4.1光脉冲对测距仪的影响 (7) 4.2发散角对测距仪的影响 (8) 第五章测距仪的光电读数显示 (9) 5.1距离显示原理及过程 (9) 5.2测量精度分析 (10) 5.3总述 (11) 参考文献 (11)

第一章绪论 1.1设计背景 在当今这个科技发达的社会,激光测距的应用越来越普遍。在很多领域,如电力,水利,通讯,环境,建筑,地质,警务,消防,爆破,航海,铁路,军事,农业,林业,房地产,休闲、户外运动等都可以用到激光测距仪。 激光测距仪一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点,因而应用领域广、行业需求众多,市场需求空间大。 当前激光测距仪的发展趋势是向测量更安全、测量精度高、系统能耗小、体积小型化方向发展。激光测距仪一般采用两种方法来测量距离:脉冲法和相位法。而其中脉冲激光测距的应用领域也是越来越宽广,比如,地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪以及人造卫星、地球到月亮距离的测量等。脉冲激光测距法是利用激光脉冲持续时间非常短,能量相对集中,瞬时功率很大(可达几兆瓦)的特点,在有合作目标的情况下,脉冲激光测距可以达到极远的测程;如果只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射所取得的微弱反射信号,也是可以测距的。因而脉冲激光测距法应用较多。

激光脉冲测距实验报告讲解

激光脉冲测距

1 目录 一工作原理 (3) (1)测距仪工作原理 (3) (2)激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) (3)测距仪的大致结构组成 (4) (4)主要的工作过程 (4) (5)激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 (5) 二激光脉冲测距的应用领域 (5) 三关键问题及解决方法 (6) (1)优点 (6) (2)问题及解决方案 (7) 2 一工作原理 (1)测距仪工作原理 现在就脉测距仪冲激光测距简要叙述其工作原理。简单地讲,脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间t,光速c 和往返时间t 的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。一般一个典型的激光测距系统应具备以下四个模块:激光发射模块;激光接收模块;距离计算与显示模块;激光准直与聚焦模块,如图2-1 所示。系统工作时,由发射单元发出一束激光,到达待测目标物后漫

反射回来,经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元计算完毕后显示目标物距离。在测距点向被测目标发射一束强窄激光脉冲,光脉冲传输到目标上以后,其中一小部分激光反射回测距点被测距系统光功能接收器所接受。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为t,那么被测目标的距离 D 为:式中:c 为激光在大气中的传播速度;D 为待测距离;t 为激光在待测距离上的往返时间。 R=C*T/2 (公式1) 图一脉冲激光测距系统原理框图激光脉冲测距仪光学原理结构2() 3

图二)测距仪的大致结构组成(3 时钟脉冲门控电路、脉冲激光测距仪主要由脉冲激光发射系统、光电接收系统、 振荡器以及计数显示电路组成4)主要的工作过程(其工作过程大致如下:首先接通电源,复原电路给出复原信号,使整机复原,准备进行测量;同时触发脉冲激光发生器,产生激光脉冲。该激光脉冲有一小部分能量由参考信号取样器直接送到接收系统,作为计时的起始点。大部分光脉冲能量射向待测目标,由目标反射回测距仪的光脉冲能量被接收系统接收,这就是回波信号。参考信号和回波信号先后由光电探测器转换成为电脉冲,并加以放大和整形。整形后的参考信号能触发器翻转,控制计数器开始对晶格振荡器发出的时钟脉冲进行计数。整形后的回波信号使触发器的输出翻转无效,从而使计数器停实验装置实止工作。这样,根据计数器的输出即可计算出待测目标的距离。三单片机开放板和激光脉冲发射、接收电路验装置包括“”“”。 4 (5)激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 激光脉冲发射/接收电路板原理框图如图2.3所示。图中EPM3032为CPLD;MAX3656为激光驱动器;MAX3747为限幅放大器;T22为单端信号到差分信号转换芯片;T23为差分信号到单端信号转换芯片;LD为半导体激光器;PD为光电探测器。板子上端的EPM3032被编程为脉冲发生器,输出重复频率为1KHz,脉冲宽度为48ns的电脉冲信号。此信号经MAX3656放大后驱动LD发光。板子下端的EPM3032被编程为计数器,对125MHz晶振进行计数。其计数的开门信号来自上端的TX信号,关门信号来自PD的输出。计数器的计数结果采用12 位二进制数据输出,对应的时间范围为0~32.7?s。 二激光脉冲测距的应用领域 激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法.脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收.测距仪同时记录激光往返的时间.光速和往返时间的乘积的一半.就是测距仪和被测量物体之间的距离.脉冲法测量距离的精度是一般是在+/-1米左右.另外.此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。 激光测距仪已经被广泛应用于以下领域:电力.水利.通讯.环境.建筑.地质.警务.消防.爆破.航海.铁路.反恐/军事.农业.林业.房地产.休闲/户外运动等。 由于激光在亮度、方向性、单色性以及相干性等方面都有不俗的特点,它一出现就吸引了众多科学工作者的目光,并被迅速地被应用在工业生产方面、国防军工方面、房地产业、各级科研机构、工程、防盗安全等各个行业各个领域:激光焊接、激光切割、激光打孔(包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等)、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。有关于激光的研究与生产制造也如火如荼地开展了起来。 5

怎样选购激光测距仪

怎样选购激光测距仪 近几年,随着技术的进步和价格的逐渐走低,激光测距仪已经逐渐的走入到人们的工作和生活中。人们在选购激光测距仪时,由于激光测距仪的品牌较多,并且参数指标也很多,价格也相差比较,购买激光测距仪到底应该卖哪个牌子的呢?下文将具体对目前市面上的几个品牌的激光测距仪品牌进行介绍,希望能对购买激光测距仪的网友有一定的帮助。 在购买测距仪时,首先要知道激光测距仪分为两类,一类是手持激光测距仪,这类测距仪测量距离比较短,一般为40-250米,测量精度高。另外一类是激光测距仪望远镜,这类激光测距仪测量距离远,一般为500-2000米,最长测量距离可以达到20公里。 下面就从以上这两类分开说一下,应该如何选择品牌。 一.手持激光测距仪 手持激光测距仪的品牌目前市面上主要就三个品牌,从品牌的知名度角度说,在测量领域都是非常出名的品牌:徕卡LECIA,博世BOSCH,喜利得HILTI。另外还有一些国内的品牌,国内小品牌建议不要选择,因为主要是在测量精度上与国外品牌有比较大的差距,虽然从参数指标上看是一样的。 对于徕卡,博世,喜利得这三个品牌,我个人觉得三个品牌的质量都很好,在品牌上其实购买时,不需要有偏好。主要看价格和功能。 从销售价格来看,博世的性价比会相对较高,徕卡次之,喜利得价格比较高。但是由于手持测距仪的功能比较多,首先要选择好功能,然后在看价格。 所有手持激光测距仪的品牌选择总之比较简单。 二.激光测距仪望远镜 激光测距仪望远镜,或者叫测距望远镜的品牌选择就相对复杂一些,目前测距望远镜的品牌主要有:图雅得TRUEYARD, 博士能BUSHNELL,奥尔法ORPHA,尼康NIKON,纽康NEWCON,LTI图柏斯这6个品牌。另外还有一些国外的小众品牌,如LEUPOLD里奥波特,OPTI-LOGIC奥卡等。建议不要选择小众品牌,一方面是性价比较低,另外一点售后会有问题。 除了以上品牌外,还有一些国内小品牌,国内小品牌一般价格会便宜一点,但是无论在精度,做工等方面,与大品牌还有比较大的差距的。另外一点,因为激光测距仪望远镜是电子设备,国内小品牌由于使用的电子器件一般比较差,所以故障率也会比较高。 下面就详细说一下,上面说的比较出名的6个品牌的各自的优势和劣势,以及该品牌比较出名的型号: 1.图雅得TRUEYARD 图雅得全球知名的户外光学品牌,在长距离望远镜激光测距仪领域,具有非常重要的位置。长期占据全球望远镜测距仪销量第一的品牌。2011年美国时代周刊对全美的调查数据显示,在望远镜测距仪的客户中,超过52%的客户使用的是图雅得激光测距仪。图雅得望远镜测距仪具有测量精准,操作简便,功能强大、性价比极高的特点。 图雅得激光测距仪望远镜,其产品的特点主要是:功能全面,操作简单,性能稳定,性价比高。另外一点是其标称的测量距离和精度与其实际数据最为接近。

激光测距仪操作规程

激光测距仪操作规 程

1.使用方法触按电源开关,接通电源,“电源、测试指示灯”为绿色。触按档位选择开关,选择适合的档位。 2.将仪表测量端子的两个电流输出端子用两根测试线接到被测导体的两个端子,两个电压输入端子也接到被测导体的两个端子。 3. 如图所示,电压端子应位于电流端子的内侧,并尽量靠近被测试品,以减少引线电阻引入的误差。 4.接线完毕后,触按一下 TESTE 键,“电源、测试指示灯”为红色,显示屏显示的值即为测得的电阻值。 5.当被测导体开路或阻值大于选定量程时, 显示屏首位显示“1”,后三位数字熄灭。 6.注意事项 a)本仪表使用6 节1.5V(LR6,AA)电池供电。当显示屏出现欠压符号“”时,请更换电池,以保障得到正确的试值。换下的旧电池请勿乱扔,以免造成污染。B)仪器应避免受潮、雨淋、跌落、暴晒等。

1.目的: 建立超声波测厚仪标准操作规程。 2.适用范围: 试验室所有检验人员执行本规程,部门领导监督,检查本规程的执行。 一、操作规程 1、机器校准 仪器壳下方有一个厚度为4mm的试块,按“菜单”键进入菜单,经过“上下”箭头选择“声速”,在选择“声速设置”,把声速设置为5920m/s,并在试块上涂抹耦合剂,把探头放在试块中央轻轻压紧,按一下“下箭头”,能够看到仪器显示试块厚度为4.000mm,如果试块厚度测试值不为4.000mm请在进行校准,直到试块测量厚度为 4.000mm。仪器校准完成后即能够正常测量了。 2、测试块准备 准备50mm的测试医用消毒超声耦合剂样品三份,以备测试。 3、声速测试 将探头与已准备好的测试样品耦合,确保探头不晃动并耦合良好,此时能够看到显示屏上耦合标志。选择声速测试界面,输

激光脉冲测距实验报告

百度文库- 让每个人平等地提升自我 激光脉冲测距 组长:孙汉林(制作PPT) 组员:张莹(讲解) 吕富敏(制作报告)

目录 一工作原理 (3) (1)测距仪工作原理 (3) (2)激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) (3)测距仪的大致结构组成 (4) (4)主要的工作过程 (4) (5)激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 (5) 二激光脉冲测距的应用领域 (5) 三关键问题及解决方法 (6) (1)优点 (6) (2)问题及解决方案 (7)

一工作原理 (1)测距仪工作原理 现在就脉测距仪冲激光测距简要叙述其工作原理。简单地讲,脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间t,光速 c 和往返时间t 的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。一般一个典型的激光测距系统应具备以下四个模块:激光发射模块;激光接收模块;距离计算与显示模块;激光准直与聚焦模块,如图2-1 所示。系统工作时,由发射单元发出一束激光,到达待测目标物后漫反射回来,经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元计算完毕后显示目标物距离。在测距点向被测目标发射一束强窄激光脉冲,光脉冲传输到目标上以后,其中一小部分激光反射回测距点被测距系统光功能接收器所接受。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为t,那么被测目标的距离 D 为:式中:c 为激光在大气中的传播速度;D 为待测距离;t 为激光在待测距离上的往返时间。 R=C*T/2 (公式1) 图一脉冲激光测距系统原理框图 (2)激光脉冲测距仪光学原理结构

脉冲发射的相位式激光测距技术研究

西安电子科技大学 硕士学位论文 脉冲发射的相位式激光测距技术研究 姓名:王刚 申请学位级别:硕士 专业:光学工程 指导教师:曾晓东 20100101

中文摘要I 中文摘要 激光测距技术,尤其是相位式激光测距技术,是一种应用广泛的距离测量技术,具有精度高、昼夜可用且性能可靠等特点,受到工程测量部门的广泛使用。一般情况下,相位式激光测距是用一调制信号对发射连续的光波进行光强调制,利用混频技术和自动测相技术,测量“调制光波”往返于被测距离的相位差,间接求得待测距离。然而对光强的连续调制存在调制波形易变形,且随着调制频率的增加,调制深度会降低,特别是在高频时就更为严重;并且与脉冲式激光测距相比,连续光强调制消耗功率大,测量距离不远等不足。从而限制了相位式激光测距技术的应用。针对连续光波光强调制存在的不足,分析相位式激光测距的检相过程,发现对检相有用的信号是整形过程中的过零点的部分,而连续信号的其他部分对数据处理没有贡献,反而这些部分使激光器连续工作,既损耗着功率,也在减少激光器的寿命。根据信号的傅里叶变换理论、频谱分析方法,脉冲(方波)与同频正弦信号之间的关系,并借鉴脉冲式激光测距技术的优点,产生了基于脉冲信号调制的相位式激光测距想法。 该方法是通过用等周期脉冲调制激光光波来代替连续光强调制激光光波,即脉冲出现的位置代表原连续调制信号的过零点位置,而激光光波脉冲的幅度和宽度不变。因此,当激光功率不稳定时,发射的激光脉冲强度变化时不会影响到调制信号的相位信息。利用等周期激光脉冲光波往返于被测距离的相位差,求得待测距离。根据该激光测距原理,本文利用DDS频率合成技术和高频电路设计知识,设计了激光测距系统方案,并对该方案进行分析,包括高频连续正弦信号与同频脉冲(方波)信号之间的关系,产生高精度高频率脉冲(方波)的方法,高频脉冲(方波)信号的混频技术以及基于CPLD的数字鉴相技术等。随后进行了电路制作,硬件实现和系统调试等工作。这样即实现了脉冲测距的测程远,功耗小的优点,也实现了相位式激光测距的高精度优点,有效地解决了相位法测距中测程与测量精度之间的矛盾,具有实际使用价值。 总之,随着激光技术和电子技术的发展,激光测距向着高精度、大量程的方向发展,势必在多种领域得到更为广泛的应用。尤其是在激光大气通信,非合作目标的高精度、远距离激光测距的应用方面具有很大的应用空间。 关键词:激光测距技术、相位、脉冲

激光测距仪使用教程

美国LaserCraft高精度激光测距仪-Contour XLRic型,这款激光测距仪是高精度和远量程的结合体,是目前市场性能最好的一款手持激光测量系统。它能成功地在保持良好精度的前提下测量以下目标到前所未有的距离:175米到电力线,400米到电线杆,800米到建筑物。同时,它是一款坚固防水的仪器,遇到下雨,下雪,大雾或沙尘暴天气时,您只把工作模式选择到“坏天气”模式,您的工作就不会受到任何影响。在坏天气下使用它,就如同在好天气下使用一样方便,好用。如果装配了三脚架,它就可以用来进行更远距离的精确测量和进行精密的倾斜测量。 Contour XLR采用最新激光技术,小巧、轻便、使用方便,可准确测量目标距离。有恶劣天气工作模式保证仪器在仪器在雨、雪、雾、沙尘暴天气条件下仍可可靠工作。仪器配备HUD显示器,可边瞄准边测量。是建筑结构规划等通用距离测量的得力仪器。最大测量距离1850米,精度0.1米。 Contour XLRi具有XLR系列的全部特点,同时增加360度倾角传感器。有六种工作模式,分别是距离、角度、水平距离、垂直距离、二点高度、三点高度。有串行口,可通过计算机或数据记录器记录数据。典型应用:矿山地形测量、森林资源调查、倾斜测量、高度测量、水平杆测量、塔高测量。 Contour XLRic将XLRi和GPS以及数据采集器结合起来,可测量不易达到目标的参数。内置软件可计算树高、倾斜、面积、周长、不见线的长度、水平距离等。XLRic内部有数字罗盘和倾角传感器,是测绘的得力仪器。

ContourMAX最大测量距离达到3000米,重仅1.6公斤,首/末目标可选,门控能力、恶劣天气模式、手持/平台安装可选。典型应用:火灾控制系统、遥测、GPS偏移测、航空测量等。和Contour 系列手持激光测量系统中的Contour XLRi比较起来,Contour XLR ic在内部又集成了一个高精度磁通量数字罗盘。配合高精度磁通量数字罗盘,XLR ic在功能就比XLR和XLRi多了不少。有了Contour XLRic,您就可以把它和您的GPS系统连接起来,去测量那些无法到达或不容易到达的地方的坐标信息,省时又省钱。或者您也可以使用它内置的软件计算:树高,倾斜度,面积,周长,空间线段的长度,水平距离,高差等等数据。由于Contour XLRic配置了数字罗盘和倾斜角度测量仪,所以它完全可以被看作是一个手持式全站仪,可以协助您进行测绘和测量工作。一级人眼安全的激光测距仪精确地向您报告以下测量数据:距离,方位,倾斜角。技术特点-测量距离到: 1850米;-测量精度达到:10厘米;-倾斜角度测量;-方位角测量;-周长测量;-面积测量;-电力线高度和垂度测量;- 3D空间尺寸测量;-连接GPS工作;-高度测量功能;-“点到点”斜距测量;-水平距离测量和垂直距离测量;-独特的坏天气模式:一般的测距仪在天气不好的情况下,测量的距离往往会大大缩短,甚至无法工作。Contour系列激光测距仪的“坏天气模式”消除了这种现象。当天气情况不好的时候,比如:多云,大雾,扬尘,潮湿等,启动该模式,测量起来就和好天气时测量一样轻松快速!工作模式(详细功能)模式一标准测量模式:该模式测量仪

激光测距仪项目立项申请书模板

激光测距仪项目 立项申请书 一、项目概况 (一)项目名称 激光测距仪项目 深入实施《中国制造2025》行动计划,打造一批特色明显、产业 链完善、具有规模效应的产业集群,将福州建设成为东南沿海先进制 造业重要基地、国家新型工业化产业示范基地。到2020年,基本实现 工业化,规模以上工业增加值达到3000亿元以上,培育形成4个产值 超2000亿元、2个产值超1000亿元的产业集群以及20家百亿企业 (集团)。 1、做大做强主导产业。加速集聚资源,提升电子信息、机械装备、石油化工等主导产业的技术水平和产品层次。电子信息业致力突破面 板前段工艺、整机模组一体化设计、高速互联、先进存储、第五代移 动通信(5G)等核心技术,打造东南沿海高端电子信息产业基地,力 争至2020年产值达1600亿元。推动机械装备高端化发展,重点突破 核心基础零部件和先进基础工艺,突出智能制造及运用,构建高档数 控机床、机器人、海洋工程装备、核电风电装备、增材制造、通用飞

机及部件等产业链,力争至2020年产值达2500亿元。石油化工业发 展化工新材料,重点延伸和完善盐煤化工产业链、丙烯产品链,加强 石化和关联产业的互动合作,力争至2020年产值突破1000亿元。 2、改造提升传统产业。深入开展工业互联网创新试点、“机器换工”、质量品牌提升等行动,推动传统产业创新转型。纺织化纤业重 点加大先进纺丝、新型纤维素纤维、高效卷绕头装置、新型纺纱机械 等推广和应用,打造国内外知名服装品牌,力争至2020年产值达3200亿元。冶金建材业重点开展钢铁企业兼并重组,延伸下游精深加工产业,积极开发高档不锈钢产品,发展汽车玻璃和高附加值玻璃深加工 产业,推进陶瓷产业升级改造,研发新型建筑材料,力争至2020年产 值达2500亿元。轻工食品业重点推动产业机械化、自动化、标准化、 清洁化生产,发展绿色及精深加工为特色的水产品、粮油食品、方便 休闲食品和果蔬饮料,强化知名茶品牌建设,力争至2020年产值达2500亿元。 3、培育发展战略性新兴产业。以重大项目为抓手,以技术和人才 为支撑,把生物医药、节能环保培育成支柱产业,将新能源、新材料、新能源汽车产业培育成先导性产业。围绕价值链、产业链、创新链、 资源链,打造一批战略性新兴产业基地。生物医药业重点发展疫苗、

激光脉冲测距实验报告

激光脉冲测距 组长:孙汉林(制作PPT) 组员:张莹(讲解) 吕富敏(制作报告)

目录 一工作原理 (3) (1)测距仪工作原理 (3) (2)激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) (3)测距仪的大致结构组成 (4) (4)主要的工作过程 (4) (5)激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 (5) 二激光脉冲测距的应用领域 (5) 三关键问题及解决方法 (6) (1)优点 (6) (2)问题及解决方案 (7)

一工作原理 (1)测距仪工作原理 现在就脉测距仪冲激光测距简要叙述其工作原理。简单地讲,脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间t,光速 c 和往返时间t 的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。一般一个典型的激光测距系统应具备以下四个模块:激光发射模块;激光接收模块;距离计算与显示模块;激光准直与聚焦模块,如图2-1 所示。系统工作时,由发射单元发出一束激光,到达待测目标物后漫反射回来,经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元计算完毕后显示目标物距离。在测距点向被测目标发射一束强窄激光脉冲,光脉冲传输到目标上以后,其中一小部分激光反射回测距点被测距系统光功能接收器所接受。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为t,那么被测目标的距离 D 为:式中:c 为激光在大气中的传播速度;D 为待测距离;t 为激光在待测距离上的往返时间。 R=C*T/2 (公式1) 图一脉冲激光测距系统原理框图 (2)激光脉冲测距仪光学原理结构

图二 (3)测距仪的大致结构组成 脉冲激光测距仪主要由脉冲激光发射系统、光电接收系统、门控电路、时钟脉冲振荡器以及计数显示电路组成 (4)主要的工作过程 其工作过程大致如下:首先接通电源,复原电路给出复原信号,使整机复原,准备进行测量;同时触发脉冲激光发生器,产生激光脉冲。该激光脉冲有一小部分能量由参考信号取样器直接送到接收系统,作为计时的起始点。大部分光脉冲能量射向待测目标,由目标反射回测距仪的光脉冲能量被接收系统接收,这就是回波信号。参考信号和回波信号先后由光电探测器转换成为电脉冲,并加以放大和整形。整形后的参考信号能触发器翻转,控制计数器开始对晶格振荡器发出的时钟脉冲进行计数。整形后的回波信号使触发器的输出翻转无效,从而使计数器停止工作。这样,根据计数器的输出即可计算出待测目标的距离。三实验装置实验装置包括“激光脉冲发射、接收电路”和“单片机开放板”。

激光测距仪使用方法

激光测距仪使用方法 激光测距仪的使用方法其实不复杂,只要选择好模式即可,一般都是一键操作。让我们举例说明,以TruPulse 200和欧尼卡2000B为例,方便我们理解具体操作。新发布的TruPulse 200型号测量的不仅仅是距离和角度。这款激光器配备了全新的改进型增强功能,为用户提供先进的尖端技术以及LTI激光器所熟知的易于操作和准确性。外观颜色也有变化,新款图帕斯200外观是以黑色为主,搭配黄色线条。 一、图帕斯200升级版优势在于: TruPulse图帕斯200激光测距仪,相比以前老款,精度提升到0.2米,且带有蓝牙,外观颜色也有变化,黑黄相间。 1、主要功能和增强功能: 精确度提高33% 目标收购率提高25% 无线通信 晶莹剔透的7倍光学镜片 可调节的眼睛屈光度 TruTargeting技术 2、所有TruPulse激光测距仪的主要特点: 以度或百分比度量斜率距离(SD)+倾角(INC) 计算水平距离(HD)+垂直距离(VD)+高度(HT)+ 2D缺失线(ML) 使用***近+***远+连续+过滤器模式区分所需目标与周围障碍物 安装在三脚架上,并具有优质光学元件,可增强视野 二、产品参数:

二、五种测量方式: 1、SD模式点到点直线距离 (斜距)十字光丝直接瞄准被测物体按FIRE键 2、VD模式垂直高度 (相对高度)即:单点定高目镜内部十字光丝直接瞄准被测物体的最高点适合测量悬空物体的 相对高度(如:高架线缆) 3、HD模式水平距离十字光丝瞄准被测物体仪器内置的倾斜补偿器会进行自动角度补偿计算 离被测物体的水平距离 4、HT模式绝对高度即:三点定高,目镜内部十字光丝直接瞄准被测物 测量顺序:瞄准被测中部,先测HD水平距离 瞄准被测物体的顶部,按FIRE键 瞄准被测物体的底部,按FIRE键 适合测量建筑物实体的绝对高度——如:建筑物高度,树木高度,塔台高度; 5、INC模式倾斜角度 (俯仰角度)十字光丝直接瞄准被测物体,按FIRE键。 图帕斯测距仪系列产品质量是测绘行业公认的,但其价格也同样是测绘行业顶尖的。而 拥有同样性能的欧尼卡2000B,价格要比图帕斯低约三分之一。下面我们再来看看欧尼卡2000B测距仪的产品参数,通过产品功能和参数的对比让我们来进一步了解产品是否符合我 们的需求,综合考虑产品性能和产品价格。Onick 2000B的推出,代表着测量精度达到一个 新的革命性专业水平,200米测距范围内,精准测量0.2米,带有蓝牙和RS232串口,覆盖 了图帕斯200B,在电力线路勘测应用领域中被广泛运用。坚固的外观材质,舒适的防滑胶皮,目镜屈光度调节旋转顺滑,进一步提升使用体验,内置1200毫安锂电充电系统,可测量1万次左右。Onick 2000B测距仪直观、方便、快捷的功能,助您户外开展工作更高效!

激光脉冲测距实验报告

激光脉冲测距实验报告 一.实验目的 通过学习激光脉冲测距的工作原理,了解激光脉冲测距 系统的组成,搭建室模拟激光器系统进行正确测距,为今后 的工程设计奠定理论基础和工程实践基础。 二.实验原理 激光脉冲测距与雷达测距在原理上是完全相同的,如图2.1所示。 在测距点激光发射机发射激光脉冲,光脉冲经过光纤到达接收端,并被测距机上的探测系统接收。测出从激光发射时刻到被接收时刻之间的时间间隔t,根据已知光速,即可求出光纤的长度R为 R=/2 (2-1) 式中c为光速。真空中的光速是一个精确的物理常数 C1=299792458 m/s 光纤中的平均折射率n为 n=1.45(查阅得知) 故光纤中的光速为 C=299710000 可见,激光测距的任务就是准确地测定时间间隔t。当不考虑光纤中光速的微小变化时,测距精度⊿R主要是由测时精度⊿t确定的 ⊿R=C⊿t/2 (2-2) 实际脉冲激光测距机中是利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来测定时间间隔 t的。时钟晶体振荡器用于产生固定的频率的电脉冲振荡,脉冲计数器的作用是对晶体产生的电脉冲个数进行计数。设晶体振荡器产生的电脉冲频率为f,则脉冲间隔T=1/f。若从激光脉冲发出时刻脉冲计数器开始计数,到光脉冲被接收时刻停止计数。设这段时间脉冲计数器共计得脉冲个数为m,则可计算出被测光纤的长度为 R=cmT=cm/f=1.6m (2-3) 相应的测距精度为

⊿R =Ct=c/f (2-4) 可见,脉冲激光测距机的测距精度由晶振的频率决定。常用军用激光测距仪的晶振频率有15MHz、30MHz、75MHz和150MHz等,与其相对应的测距精度分别为正负10m、正负5m 、正负2m和正负1m。晶振的频率愈高,测距精度就愈高, 但随之而来的,不仅是计数器的技术难度增加,而且要求激光脉冲的宽度愈窄,激光器的难度也增加。 对脉冲测距系统,计数器的“开门”信号是由取出一小部分发射激光脉冲经光探测器转换成电信号形成的。这两个信号既可由同一探测器提供,也可以用两个探测器提供。 激光脉冲测距机由激光器、发射光学系统、接收及瞄准光学系统、取样及回波探测放大系统、技数及显示器和电源几部分组成,如图2.2所示 系统操作人员一旦下达发射激光命令,激光器发射一束窄激光脉冲,经发射光学系统扩束后射向接收系统,其中一小部分经取样后启动计数器开始计数。激光回波经测距机的接收和瞄准光学系统,聚焦到前面有窄带滤光片的光探测器上。由探测器将其转换成电信号,再经取样及回波探测放大系统处理后产生“关门”信号用于关闭计数器。由计数器计得的脉冲个数计算出光纤得电源计数及显示器激光器长度,再通过显示器显示出来。 三.实验装置 实验装置包括“激光脉冲发射/接收电路板”、电脑和“单片机开放板”。 1.激光脉冲发射/接收电路板组成及工作原理 激光脉冲发射/接收电路板原理框图如图2.3所示。图中EMP 3032为CPLD;MAX3656为激光驱动器;MAX3747为限幅放大器;T22为单端信号到分差信号转换芯片;T23为差分信号单短信号转换芯片;LD为半导体激光器;PD为光探测器。板子上端的EMP3032被编程为脉冲发生器,输出重复频率为1KHz,脉冲宽度为48ns的电脉冲信号。此信号经MAX3656放大后驱动LD发光。板子下端的EMP 3032被编程为计数器,对125MHz 晶振计数器。其计数的开门信号来自上端的TX信号,关门信号来自PD的输出。计数器的计数结果采用12位二进制数据输出,对应时间围为0~32.76us.

激光测距仪原理

激光测距仪激光测距基本原理 激光测距是光波测距中的一种测距方式,如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t,则A、B两点间距离D可用下列表示。 D=ct/2 式中:D——测站点A、B两点间距离;c——光在大气中传播的速度;t——光往返A、B 一次所需的时间。 由上式可知,要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。 相位式激光测距仪 相位式激光测距仪是用无线电波段的频率,对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟,再根据调制光的波长,换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。 相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高,一般为毫米级,为了有效的反射信号,并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上,对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。 若调制光角频率为ω,在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ,则对应时间t 可表示为: t=φ/ω 将此关系代入(3-6)式距离D可表示为 D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ) =c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中:φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。 ω——调制信号的角频率,ω=2πf。 U——单位长度,数值等于1/4调制波长 N——测线所包含调制半波长个数。 Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。 ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。 ΔN=φ/ω

在给定调制和标准大气条件下,频率c/(4πf)是一个常数,此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ,由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展,已使φ的测量达到很高的精度。 为了测得不足π的相角φ,可以通过不同的方法来进行测量,通常应用最多的是延迟测相和数字测相,目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。 由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束,为了获得测距高精度还需配置合作目标,而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪,它不仅体积小、重量轻,还采用数字测相脉冲展宽细分技术,无需合作目标即可达到毫米级精度,测程已经超过100m,且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。

激光测距仪分析报告

激光测距仪哪个牌子好 文章简介 近几年,随着技术的进步和价格的逐渐走低,激光测距仪已经逐渐的走入到人们的工作和生活中。人们在选购激光测距仪时,由于激光测距仪的品牌较多,并且参数指标也很多,价格也相差比较,购买激光测距仪到底应该卖哪个牌子的呢?下文将具体对目前市面上的几个品牌的激光测距仪品牌进行介绍,希望能对购买激光测距仪的网友有一定的帮助。 文章详细内容 近几年,随着技术的进步和价格的逐渐走低,激光测距仪已经逐渐的走入到人们的工作和生活中。人们在选购激光测距仪时,由于激光测距仪的品牌较多,并且参数指标也很多,价格也相差比较,购买激光测距仪到底应该卖哪个牌子的呢?下文将具体对目前市面上的几个品牌的激光测距仪品牌进行介绍,希望能对购买激光测距仪的网友有一定的帮助。 在购买测距仪时,首先要知道激光测距仪分为两类,一类是手持激光测距仪,这类测距仪测量距离比较短,一般为40-250米,测量精度高。另外一类是激光测距仪望远镜,这类激光测距仪测量距离远,一般为500-2000米,最长测量距离可以达到20公里。 下面就从以上这两类分开说一下,应该如何选择品牌。 一.手持激光测距仪 手持激光测距仪的品牌目前市面上主要就三个品牌,从品牌的知名度角度说,在测量领域都是非常出名的品牌:徕卡LECIA,博世BOSCH,喜利得HILTI。另外还有一些国内的品牌,国内小品牌建议不要选择,因为主要是在测量精度上与国外品牌有比较大的差距,虽然从参数指标上看是一样的。 对于徕卡,博世,喜利得这三个品牌,我个人觉得三个品牌的质量都很好,在品牌上其实购买时,不需要有偏好。主要看价格和功能。 从销售价格来看,博世的性价比会相对较高,徕卡次之,喜利得价格比较高。但是由于手持测距仪的功能比较多,首先要选择好功能,然后在看价格。 所有手持激光测距仪的品牌选择总之比较简单。 LECIA徕卡 徕卡在测量测绘领域拥有非常高的美誉度,主要以生产高精度短距离的手持测距仪为主,在手持测距仪领域占有非常的市场份额,一直是全球手持测距仪的销量冠军,近2年其在手持测距仪领域的领导地位受到了德国博世BOSCH的强烈冲击,在很多区域市场博世BOSCH已经超越LECIA徕卡成为第一品牌。 BOSCH博世

课程设计-脉冲激光测距仪

目录 第一章引言 (2) 1.1激光测距技术 (2) 1.2激光测距的发展状况 (2) 第二章脉冲测距仪的工作原理 (4) 2.1测距仪的基本工作原理 (4) 2.2脉冲激光测距实现的原理及光电读数的实现方法 (5) 第三章部件分析 (7) 3.1激光器 (7) 3.2光电器件 (7) 第四章激光测距系统性能分析 (8) 4.1光脉冲对测距仪的影响 (8) 4.2发散角对测距仪的影响 (8) 4.3测距系统信噪比分析 (9) 第五章测距仪的精度分析 (10) 5.1精度分析 (10) 5.2提高脉冲激光测距精度的措施 (10) 第六章激光测距仪总体设计 (14) 总结 (16)

第一章引言 1.1 激光测距技术 激光测距是指根据激光往返待测距离的时间来测定距离的方法,激光测距技术是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术,因其良好的测距性能而广泛应用在军事和民用领域。 自1960年美国T.H.Maiman博士制成世界上第一台红宝石激光器开始,激光优异的单色性、方向性和高亮度性就引起了人们的普遍关注。激光的这些特性,决定着它成为理想的测距光源。国内外均大力开展了激光测距系统的研制工作。1961年美国就成功的研制了世界上最早的红宝石激光测距系统,1969年美国又首次将激光测距系统应用于坦克火控系统。从此,激光测距技术发展迅猛,广泛的应用于战场上。 激光测距方法从原理上分主要有相位测距法和脉冲测距法两种。由于相位测量技术较为成熟,因此测距精度较高,目前的测距技术大多采用此法,但相位测距电路较为复杂,技术难度较大,测程短。脉冲式测距方法结构简单,信号易于处理,并且易于实现实时测量,具有测程长的优点,因此发展潜力很大。 1.2激光测距的发展状况 激光测距技术与其它测距技术相比,具有测量距离远、抗干扰能力强、非接触目标、测量速度快、测距精度高等特点。目前,脉冲激光测距已获得了广泛的应用,如地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪、以及人造卫星、地球到月球距离的测量等。随着激光技术、数字电子技术、计算技术和集成电路的发展,激光脉冲测距正朝着低成本、模块化、小型化方向发展。 脉冲半导体激光测距技术的研究起始于20世纪60年代末,到80年代中期陆续解决了激光器件、光学系统以及信号处理电路中的关键技术,80年代后期转入应用研究阶段并研制出了各种不同样机,90年代中期各种成熟的产品不断出现,近期半导体激光测距发展迅速,在中、近激光测距方面有取代YAG激光的趋势。 2008年,中国计量学院余向东、张在宣、王剑锋等人研制了一种能有效地减少因接收信号幅度变化而引起的漂移误差和晶振时钟计时误差的小型高精度脉

激光测距

: 在脉冲式激光测距仪的设计当中,时差测量(time of flight measurement)成为了一个影响整个测量精度最关键的因素。德国acam 公司设计的时间数字转换芯片TDC-GP2为激光测距的时间测量提供了完美的解决方法。本文着重介绍了应用TDC-GP2 在设计激光测距电路当中的优势,以及在应用中给出一些建议和提出了需要注意的一些问题。 1. 概述 在当今这个科技发达的社会,激光测距的应用越来越普遍。在很多领域,电力,水利,通讯,环境,建筑,地质,警务,消防,爆破,航海,铁路,反恐/军事,农业,林业,房地产,休闲/户外运动等都可以用到激光测距仪。激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法脉冲式激光测距仪是通过测量激光从发射到返回之间的时间来计算距离的。因此时间测量对于脉冲式激光测距仪来说是非常重要的一个环节。由于激光的速度特别快,所以发射和接收到的激光脉冲之间的时间间隔非常小。。例如要测量1 公里的距离,分辨率要求1cm,则时间间隔测量的分辨率则要求高达67ps。德国acam 公司的时间数字转换器TDC-GP2 单次测量分辨率为典型65ps,功耗超低,集成度高,测量灵活性高,是脉冲式激光测距仪时差(TOF)测量非常理想的选择。 2. TDC-GP2 激光测距原理 TDC-GP2 的激光测距基本原理如图1 所示: 图1:TDC-GP2 激光测距原理 激光发射装置发射出光脉冲同时将发射脉冲输入到TDC-GP2 的start 端口,触发时差测量。一旦从物体传回的反射脉冲达到了光电探测器(接收电路)则给TDC 产生一个Stop 信号,这个时候时差测量完成。那么从Start 到Stop 脉冲之间的时差被TDC-GP2精确记录下来,用于计算所测物体与发射端的距离。在这个原理中,单片机对于TDCGP2进行寄存器配置以及时间测量控制,时间测量结果传回给单片机通过算法进行距离的精确计算,同时如果有显示装置的话,将距离显示出来。在这个原理当中距离的测量除了与TDC-GP2 的时差测量精度有关外还与很多其他因素有关系: - 激光峰值功率 - 激光束发散程度 - 光学元件部分 - 光传输的媒体(空气,雨天,雾天等) - 物体的光反射能力

脉冲激光测距仪发射与接收的透镜设计

脉冲激光测距仪发射与接收的透镜设计 摘要:根据脉冲激光测距仪的原理,采用单透镜对脉冲激光测距仪发射的光述进行准直和对回波光束的汇聚。通过对单透镜准直系统对发散角的压缩,以及对反射回波的汇聚,运用ZMAX 对发射和接收的光学成像系统进行模拟,选取最佳的设计方案。该方法不仅满足脉冲激光测距仪的基本设计要求,同时可以方便校正像差,使得准直系统的设计比较简单,节省制作成本,且便于携带。 关键词:激光测距;发射光束准直;ZEMAX ;像差 Abstract : 1 引言 脉冲激光测距仪具有体积小、重量轻、功耗低、便于携带等优点,因此在许多领域被广泛应用。脉冲激光测距仪发射和接收激光能量决定其测距性能的主要参量之一。由于半导体激光二极管发射出来的光束,在相互垂直的平面内有一定的发散角,侧向发散角//θ一般为10°左右;而横向发散角θ+为30°左右。所以 在使用半导体激光器时作为发射源时,需要对半导体激光器发射出来的光束先进行准直。目前,有非球面单透镜准直系统,长焦距大孔径的光学系统组合,柱面镜加普通光学系统进行准直,宏/微观光学元件结合进行准直等进行准直。接收有单透镜的接收设计和透镜组系统的设计等。 2 激光光束 从激光二极管半导体发射出来的光束呈高斯分布的TEM00基横模,因此光束近似可看为高斯光束。半导体激光器发散角(FMHM)与高斯光束通常定义发散角(21e 光强分布处)的关系 图1 发散角(FMHM)与2 1e 处发散角的关系

为了能够充分利用能量且兼顾其他因素,在设计准直整形系统时取高斯光束光强21e 处定义发散角。因此则要由θ+求出光强21e 处对应的发散角。 由上图1中有 2 02exp()X I I a =- 那么在X1处的光强分布2110021exp()2X I I I a ==-,得出212exp()2X a -= 同理在X2处的光强分布有2212exp()X e a -= 由12X X =1122tan(/2)tan(/2)X X θθ=得出 21/2arctan[1.7tan(/2)]θθ= 将半导体激光器说明书中的参数θ+=1θ上代入,即可求得光强处 21e 发散角2θ。 激光测距仪的性能与发射激光性质密切相关。 激光发射器主要考虑呈高斯分布的, 将光束近似看成高斯光束。高斯光束的分布函数

徕卡激光测距仪使用说明书

徕卡激光测距仪使用说明书 一、使用前的准备 (一)电池的装入/更换 打开仪器尾部的固定挡板。向前推卡钮,向下将底座取下。按住红色的卡钮推开电池盒盖。安装或更换电池。关闭电池盒盖,安装底座和卡扣。当电池的电压过低时,显示屏上将持续闪烁显示电池的标志{B,21}。此时应及时更换电池。 1、按照极性正确装入电池。 2、使用碱性电池(建议不要使用充电电池)。 3、当长时间不使用仪器时,请取出电池,以避免电池的腐蚀。 更换电池后,设置和储存的值都保持不变。 (二)多功能底底座 固定挡板可以在下面的测量情况下使用: 1、从边缘测量,将固定挡板拉出,直到听到卡入的声音。 2、从角落测量,将固定挡板拉出,直到听到卡入的声音,轻轻将固定挡板向右推,此时固定挡 板完全展开。 仪器自带的传感器将辨认出固定挡板的位置,并将自动设置测量其准点。 (三)内置的望远镜瞄准器 在仪器的右部有一个内置的望远镜瞄准器。此望远镜瞄准器为远距离测量起到辅助的作用。通过瞄准器上的十字丝可以精确地观察到测量目标。在30米以上的测量距离,激光点会显示在十字线的正中。而在30米以下的测量距离,激光点不在十字线中间。 (四)气泡 一体化的水泡使仪器更容易调平。 (五)键盘 1、开/测量键 2、第二级菜单功能 3、加+键 4、计时(延迟测量)键 5、等于[=]键 6、面积/体积键 7、储存键 8、测量基准边键 9、清除/关键 10、菜单键 11、照明键 12、间接测量(勾股定律)键 13、减-键 14、BLUETOOTH (六)显示屏 1、关于错误测量的信息 2、激光启动 3、周长 4、最大跟踪测量值 5、最小跟踪测量值 6、测量基准边 7、调出储存值

相关文档
最新文档