相位法激光测距系统

《相位法激光测距系统》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37卷第6期应用科技Vol.37，№.62010年6月AppliedScienceandTechnologyJun.2010doi:10.3969/j.issn.1009－671X.2010.06.006相位法激光测距系统徐恒梅，付永庆(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要:为了提高测量精度，论述了相位法激光测距的原理和提高测量精度的方法.着重对频率产生电路、差频测相和数字鉴相电路进行了比较深入的分析与讨论.从理论上论证了差频测相的原理，举例说明了数字鉴相对测量精度的影响.最后针对频率漂移、相位测量等原因引起的测量误差，提出了相

2、应的解决措施，提高了系统的测量精度和稳定性.关键词:相位;激光测距;差频测相;测量误差中图分类号:TH761.2文献标识码:A文章编号:1009－671X(2010)06－0020－03ResearchofthephaselaserrangingsystemXUHeng-mei，FUYong-qing(CollegeofInformationandCommunicationEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract:Inordertoimprovemeasuremen

3、tprecision，theprincipleofphaselaserrangingsystemandthemethodofimprovingmeasurementprecisionarediscussed.Frequencygeneratingcircuit，differencefrequencyofphasemeasuringanddigitalphasemeasuringcircuitareanalyzed.theprincipleofdifferencefrequencyofphasemeasur-ingisprovedtheoretically.A

4、ndtheinfluenceofdigitalphasedetectingonmeasurementprecisionisexplainedbyanexample.Finally，somespecificmethodsareintroducedtoimproveprecisionandstabilityofthesystemforim-provingfrequencydriftand，phasemeasurement.Keywords:phase;laserranging;differencefrequencyofphasemeasuring;measure

5、menterror激光测距系统是利用激光的单色性、相干性、准φ2πN+ΔφΔφ1t===(N+).(2)ω2πf2πf直性等特点来实现高精度测量.根据测量方法的不将式(2)代入(1)得同，可将其分为脉冲法、相位法、干涉法.相位法由于1cΔφ1λΔφ其测量精度高而被广泛采用.这里主要介绍相位法L=ct=(N+)=(N+).(3)222πf22π激光测距的原理，并对其所采用的差频测相方法进式中:c为光波在空气中传播的速度;Δφ为调制光行了论证.信号经过被测距离L所产生的相位差;f为信号的1相位法激光测距的原理调制频率;λ为调制波的波长;N为正整数.［1］相位法激

6、光测距是通过测量相位延迟的方法，间接测定调制光信号在被测量距离上往返所需的时间t来计算距离L，原理如图1所示，距离和光［2］信号相位的关系可表示为1L=ct.(1)2图1相位法激光测距原理图式中:收稿日期:2009-10-08.作者简介:徐恒梅(1983-)，女，硕士研究生，主要研究方向:电路与电子系统，E-mail:xuhengmei163@163.com.第6期徐恒梅，等:相位法激光测距系统的研究·21·由式(3)可知，只要能测量出发射与接收信号设光发射信号为［3］之间的相位差，就可确定出距离L的值.但是由uS=Acos(ωt+φ0).(6)相位法测距无

7、法直接确定N.因此，以下讨论只在N式中:A为振幅，ω为角频率，φ0为初相位.=0条件下进行.显然，当L≤λ时，可确定距离L为发射后经2L距离反射后，接收到的信号为2uR=Bcos(ωt－ωt2L+φ0)，(7)λΔφcΔφL==.(4)则发射与接收时刻的相位差为22π22πf从式(4)中可见，理论上影响测距精度的因素主要Δφ=ωt2L=2πft2L.(8)有光速、调制频率f、相位测量所带来的误差.其中，设本振信号为光速可以忽略不计，其他2项取决于电路系统的性uc=Ccos(ωct+φc).(9)［4－5］能.因此，在整个测距系统中，频率产生电路及式中:C为振

8、幅，ωc为角频率，φc为初相位.差频测相电路是设计的