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激光相位测距仪的设计

热时间不够,恒温范围过大,无恒温装置的仪器,由于温度变化引起频率漂移,电源电压不足或不稳。可通过采用加恒温措施或晶体温度补偿以及电子线路设计上的锁频或锁相等办法来减弱频率漂移的影响测相误差测相误差包括移相器或数字相位计的原理误差,瞄准误差,幅相误差以及有信噪比决定的误差。以上误差是测距仪的瞄准误差,也是目前测距仪误差的主要来源,为了减小瞄准误差,方面要提高调制器或发光管的制造工艺,提高它的空间相位均匀性。也可在短程测距仪发光管前加混相措施提高发射的光束的相位均匀性。周期误差自动数字测距仪的周期误差这类误差主要来源于仪器内部固定信号的串扰。若果发射信号形成固定不变的串扰信号,使得相位计测得的相位差附加上了串扰信号的附加相位移。即相位计实际测量的是测距信号与串扰信号之合成信号的相位移,这就引起了差距误差。减小此类误差的措施主要有在设计。制造时,采用合理的电子开关,发射和接受系统等的电子线路要单独设立电源加强屏蔽,防止信号通过地线或空间发生耦合串扰。移相鉴相法测相测井愿意的周期误差这类起出了固定串扰信号能产生周期误差外,由感移相器的非线性网络失调以及输入信号的频率偏离移相器的固有频率等原因均可引起周期误差。解决此类误差的措施有使输入移相器的信号频率与移相器的固有频率相符可通过校正晶体振荡器的振荡频率之后校正网络,使得。精度分析精度分析由于相位测量是影响其精度的主要原因,故而本文只讨论由相位测量引起的测量误差的精度分析。由第主频测量时,其测距精度公式为由第辅频测量时,因,有范志刚,光电测试技术设计附图及说明激光测距仪工作原理图脉冲激光测距仪的光学原理图简要工作过程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时间,光速和往返时间的乘积的半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。,其测距精度公式显然,由同相位测量仪测量时,测距精度相当于原来的基础上提高了倍,而此时测距范围为扩大了倍。同理,若再用第二辅频测量时,因,有,精度公式为精度在原来基础上提高了倍,测距范围为,扩大了倍。依此类推,依据主频和辅频的不同比例关系可以得到添加不同辅频时的精度公式。测距精度的提高如台仪器有两把测尺,精尺长,粗尺长,现各测得距离值为精测用测尺粗测用测尺显示距离显示距离值是取粗测的百米十米位与精测的米位及小数位组合而成。但是由于仪器本身存在各种误差,以及外界条件的影响,使得各测尺的测量值总带有误差,会造成距离衔接上的。米位数值很大,而粗测米位又是偏大的正误差精测用测尺粗测用测尺显示距离米位数值很小,而粗测米位又是偏小的负误差精测用测尺粗测用测尺显示距离为了防止粗差,可以用置中运算法和比较试探法来有效地处理测尺衔接的问题。参考文献张处武,胡学同,精密相位激光测距仪的设计,激光杂志年卷期,张加良相位法激光测距仪的研究西安西安电子科技大学,张慧,提高相位激光测距精确度的研究,精密制造与自动化年期,韩丽英崔海霞光电变换与检测技术徐恒梅,付永庆,相位法激光测距系统,应用科技,,卷期位法激光测距仪。相位法激光测距技术,是采用无线电波段频率的激光,进行幅度调制并将正弦调制光往返测距仪与目标物间距离所产生的相位差测定,根据调制光的波长和频率,换算出激光飞行时间,再依次计算出待测距离。该方法般需要在待测物处放置反射镜,将激光原路反射回激光测距仪,由接收模块的鉴波器进行接收处理。激光相位测距仪原理测距机发射钟形波激光脉冲主播信号,入射被测目标后返回部分激光回波信号由测距机接收,测距机与目标的距离为相位测距是通过对光的强度进行调制来实现的。设调制频率为,调制波形如图所示,波长,为光绪,光波从点传播到点的相移可表示为式中。若光从点传到点所用的时间为,则和两点的距离为式为激光相位测距公式。只要测出光波相移中周期的整数和余数,便可有式求出被测距离。所以调制光波的波长是相位测距的把米尺图相位的调制波形图激光相位测距技术实现直接测尺频率由侧尺量度可得光尺的调制频率为这种方法所选的测尺频率直接和测尺长度相对应,即测尺长度直接由测尺频率决定,所以这种方式成为直接测尺频率方式。若果测距仪测程为,要求精确到相位测量系统的测量不确定度为,则需要三八光尺,即,,,相应的光调制频率分别为。显然,要求相位测量系统在这么宽的频带内都保证的测量不确定度很难做到。所以直接测尺频率般应用于短程测量如半导体激光短程相位测距仪。间接测尺频率在实际测量中由于测程要求较大,大都采用间接测尺频率方式。若用两个频率和调制的光分别测量同意距离,可得信号为表示相位变化。设基准振动器信号为把送到混频器分别与和混频,在混频器的输出端得到差频参考信号和测距信号,他们可分别表示为用相位检测电路测出这两个混频信号相位差。可见,差频后得到的两个低频信号的相位差直接测量高频调制信号的相位差是样的。通常选取测相的低频频率为几千赫兹到几十千赫兹。差频后得到的低频信号进行相位比较,可采用平衡测相法,也可采用自动数字测相法。平衡测相法结构简单,性能可靠,价格低,但准确度较低,通常会有或更大的测相不确定度。此外,平衡测相法还有机械磨损。测量速度低,并难以实现信息处理等缺点。自动数字测相法测相速度高,测相过程自动化,便于实现信息处理,测相不确定度高,可达。其他测相技术简介数字测相电子相位计其特点是精确度高响应速度快容易实现数据的测量,记录和处理的自动化和微型化。其缺点是因闸门脉冲具有随机性,可能会引入个检相脉冲组的误差,大小角检相也会产生读书的情况,引入粗大误差。其原理框图如下图数字测相原理图测距精度的分析误差分析测距仪的误差有以下两大类第类是与距离远近有关的误差,如及不变的误差如,称为系统误差,它们是构成了仪器精度指标中的比例误差。另类是与距离远近无关,而且随即变化的误差,如称为偶然误差,即仪器精度指标中的固定误差部分。而周期误差虽属于系统误差,但却是种特殊的误差。以下讨论几种主要的误差主控晶体振荡器的频率误差测距仪中的主振频率误差,主要指精测频率误差而言,因为它决定了仪器的测距精度。此项误差包括两方面,即频率的校准误差和频率的飘将式两边乘以,式两边乘以后做相见运算,可得式中,,式中,是个新的测尺量度,是与对应的新的测尺量度。这样,用和分别测量距离时所得相位尾数和之差,与用和的差频频率测量该距离时的相位尾数相等。这是间接测尺频率法测距的基本原理,即通过和频率的相位尾数并取其差值来间接测定相位的差频频率的相位尾数。通常把和称为间接测尺频率,而把差频频率称为相当测尺频率。表列出了间接测尺频率,相当测尺频率,相对应的测尺长度鸡测距不确定度表间接测尺频率,相当测尺频率及测尺长度间接测尺频率相当测尺频率测尺长度测距不确定度由表可知,这种测距方式的各间接测距频率非常接近,最高的和最低之差仅为,个间接测尺频率都集中在较窄的频率范围内,故间接测尺频率又称为集中测尺频率。这样,不仅可使放大器和调制器能够获得相接近的增益和相位稳定性,而且各对应的石英晶体也可统。相位测距技术阐述差频测相原理相位测量般采用差频测相技术。差频测相的原理如图所示差频测相原理图示设主控振荡器的信号为经过调制器发射后经距离返回光电接收器,接收到激光相位测距仪原理激光相位测距技术实现直接测尺频率间接测尺频率相位测距技术阐述差频测相原理其他测相技术简介测距精度的分析

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