频率式红外测距原理

《频率式红外测距原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第17卷第3期中南林学院学报Vol.17No.319979月JOUNALOFCENTRALSOUTHFORESTRYUNIVERSITYSeP.1997年R频率式红外测距原理‘王唤良(中南林学院,株洲,412006)环境与资源系摘要测距仪器测程短,梢度要求不高,但要求效率高、便于携带、成本低.从这些要求出发,提出了林业频率式红外测距原理,并就实现频率式红外测距的电子线路部分进行了设计、试验和调试.测距;,延时,测童仪器关镇词红外频率式中图法分类号571,,:;在林业测距中仍然以皮尺作为测距工具原因是¹林业测距要求仪器价格低º要求,、.,,二,,、,、,

2、二,_、,__.二、L、.。~,_~~。,1~。,。一一;~一一~一2m~即一可;~一只,~一cm即~’’仪器操作’简’便’’»手J持’式仪器的测程0---¼相对误差成点’绝‘对误差镇10「JJ、’M廿’’一--刁’,曰刁U、一‘“、-----’~~一叫人~一八~~一一~~~200~一~一可;½要求体积小,重量轻.这些要求是常用测距仪难以做到的.而皮尺丈量勉强满足上述要,:,;求但也存在许多问题¹丈量数据靠手工记录不便于数据处理自动化º由于森林中地形复杂、地物繁茂,不同方向量距时收尺放尺频繁,工作量大且烦琐;»皮尺尺长有限,常需做直线定线、消除路障的工

3、作;¼不便于在斜坡上放样水平距离.本文从林业测距实际出发,以,、、‘上述几点为设计目标[〕提出一种不同于相位式脉冲式变频式等的新原理频率式测.—距原理1频率式测距原理1.1电子线路的设计由,数字电路可知用奇数个与非门可以构成环形多谐振荡器,这是因为每个门都有延时[z].若将通过多个门,的脉冲信号放大后以红外线发射出去然后通过反射、接收、放大后反馈到输入端,也可形成环形振荡器(见图1).因为光信号在传播路线上往返传播所需时间,等同于多个与非门的延时.环形振荡器的振荡频率与延:图l环形多谐振荡器迟时间有如下关系中南林学院青年基金课题收稿一03一05日期19

4、97王唤良,男,34岁,大学,讲师:第3期王唤良颇率式红外测距原理,]f~l/Zt[(l)。.,:。,,其中t包括红外线在传播路线上的延时t和仪器内部电子线路的延时云即t.一t+t,·,,.CtD/C为光t设待测距离为D即D一2速设信号在电子线路上传播时间等效为以光速,·,:C在大气中往返传播距离为D.所需时间即及一C‘/2所以8751.T.P,,_外光路八一一一一一月卜一一~~~内光路一~一一一一心一一一一-一-一一卜一图2侧距部分电原理图.·,D十D=C(tDt)/2(2)+2、,当信,:如图在仪器中设置内外光路号经过外光路时其振荡频率由式(1)可

5、得n.f外一1/2(t+t)(3):将式(3)代入式(2)得。D+D=C/4忘(4),:内光路时同理其振荡频率为内~f1/2人。·。内D~Ct/2=C/4f(5)4)一式5):式((得.。内D一(D+D)一D一C(1/f外一1/f)/4(6),,,、则f内f内仪器内光路延时固定不变为常数式(6)反映了距离D与频率介的关系八可由频率计很方便地测出,从而得到距离.D,,D~O时f外内;D0~f~co时八~内一。,,,由f1/2t可知若电子线路延时量小几则很高如TTL系列与非门的平均传输,、,延时在10一40ns之间1ns则振荡频率设红外发射管接收管及放大器

6、的延时为0左右.,,.Hz元器件和电路设计要求就越高高达M级频率越高仪器成本价格会上扬欲使频率降,,,,低可增加与非门数量或在线路中设置延时线或加入Rc延时电路如总延时达到5娜,.,.1kH:以免降低测距精度(见后分析)时频率可下降到0但频率不能太低1.2仪器设置内、外光路的作用¹减弱元器件随温度变化时其延时漂移的影响.因为随着温度变化,元器件的延时量变,,可,、,化但在很短的时间内以认为延时变化量相同通过内外光路的转换使变化量产生的中南林学院学报第17卷影响相减后抵消..因为每次测量时,,º不必精确测定内光路的延时量总量包含有内光路的等效距离通过内、

7、外光路的转换,避免了测定仪器的距离常数..3采用单片机8751作为中央控制处理器[s1.,.,:2P3,“1”该单片机的晶振频率为12MH测距部分电原理见图当输出电平时与非门1,2,内光路导通;当3.7“,1,2,打开与非门关闭P输出电平0’时与非门关闭与非门打开外..,、、,R:光路导通内外光路上反相器个数保持为奇数个以便能组成环形多谐振荡器RC组,,.RC1z。成延时电路使最高振荡频率为0kH调节R可改变振荡脉冲信号的占空比8751,,,,.T。,5单片机的用作计数器T用作定时器定时长度为1实际上它执行频率计的功能8751除上述功能外,还兼作功能控

8、制,数据处理、输入输出等..48751单片机测距部分的程序、07H‘LP:I,CLR内外光路标