《光電子信息系統(tǒng)》ppt課件-文庫吧
2024-12-30 09:12 本頁面
【正文】 ， 包括二維掃描機械裝置 ， 單站 /雙站； 光電探測：光電轉(zhuǎn)換 、 濾波 、 檢波； 中頻放大：窄帶 ， 帶寬為 （ ?d） max， 頻響在 2?m附近； I/Q相敏檢波： IIn Phase：同相位 ， uadrature： 90?相移；解出距離 、 速度及與目標亮度成正比的回波振幅； 數(shù)據(jù)處理：給出距離 D、 方位角 ?、 仰角 ?、 速度 v及目標上不同點的回波強度 圖像 。 16 多普勒測速原理 多普勒現(xiàn)象：由于觀測者和運動目標的相對運動，使觀測者接收到的光波頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 其中： fS靜止光頻， fS’相對運動狀態(tài)下觀測的光頻；c真空中的光速； vS光源 探測器之間的相對運動速度，相向運動 vS?0，相背運動 vS?0 )1(1139。cvfcvcvff SSSSSS ?????17 多普勒測速原理 如果 ?為相對速度方向與光傳播方向間的夾角，則， fd為多普勒頻移。 )c os(),c os1( 39。39。 ?? cvfcvffffcvff SSSSSSdSSS ??????光源和觀察者相對靜止，運動物體散射光的頻移，為雙重多普勒頻移。 )21()1()1( 239。 cvfcvfcvff SSsSSSS ???????????? ??? )c os(c os1 21 ??cvff SS不共線情況 18 多普勒測速原理 導出： 測出 fd，即可計算出 vS，具體檢測方法有零差法和外差法： 本振頻率 = 發(fā)射頻率 零差； 本振頻率 發(fā)射頻率 = 固定頻差 外差； 由相干探測的基本關(guān)系式可知，輸出電流正比于 cos（ 2?（ fsfs‘） t+?）， 零差法： vs=0時， fsfs‘=0，輸出電流為直流； vs?0時，輸出為交流，多普勒信號載在零頻上，不能判別運動方向，有難以消除的直流噪聲； 外差法： vs=0時， fsfs‘?0，有一固定頻移，多普勒信號載在一個固定頻差 ?f上，可以判別物體運動方向，可以抑制噪聲，提高信噪比。 222 /fλf/cf/ c , vfvf dsSdSSSd ???19 脈沖測距原理 激光器對被測目標發(fā)射一個光脈沖，然后接收目標反射回來的光脈沖，通過測量光脈沖往返所經(jīng)過的時間來算出目標的距離。 ?鐘頻脈沖間隔；一般采用 f=15MHz， l=?10m， f=30MHz，l=?5m， f=150MHz， l=?1m； l=c/2f一個鐘頻脈沖表示的距離增量， 測距精度：取決于激光脈沖上升沿的時間。 lmmfcmcctD ???? 22121 ?20 脈沖測距基本框圖 21 脈沖測距各級波形 22 脈沖激光測距的發(fā)展 紅寶石激光 ：歷史最早 ， 可見光 ， 單脈沖能量大 ， 重復頻率低 ，效率低； Nd： YAG激光 ：最成熟常用 ， 可以高重復頻率使用 ， 近百 Hz； 人眼安全激光 ： ?m以上 ， 發(fā)展方向 ， 實現(xiàn)方案有鉺玻璃 、拉曼頻移 、 OPO； CO2激光 ：大氣層傳輸性能好； 半導體激光 ： 905nm， 簡單 、 價廉物美 ， 適用于短距離使用 。 微型全固態(tài)高重頻激光器： MHz， 聲光調(diào) Q。 23 相位測距原理 利用光波的調(diào)幅波測距 ， 比脈沖測距精度高 ， 但要求合 作目標 ， 適于民用測量 ， 其構(gòu)成為 24 相位測距原理 以調(diào)幅波作為 “ 光尺 ” ， 光尺長度： ?=c/f， f為調(diào)制頻率 ， 不是光波頻率 ， ?為光尺長度 ， 不是光波長 ， 距離 其中 N為整數(shù) ， n為分數(shù) 。 由于相位檢測方法只能測出 n，不能測出 N， 因此分為兩種情況 。 單波長應用： N=0， 如果相位計測相精度 ?, (2?/3600=), 兩倍精度值 ， 則有 ?D=?, for ?=2m, ?D=1mm。 for ?=2km, ?D=1m。 在測相精度一定的條件下 ， 為提高測距精度 ， 必須縮短波長 。 )(222,22 nNDnND ????? ??????25 相位測距原理 多波長應用：兩個以上波長應用 ， ??Dmax， 選擇相近波長? ?2；使 N相等 ， 但 n1?n2， 有 解出 為使兩波長 N相同 ， ? ?2應滿足 ?1 ? ?2? N?1 /（ N+1） ， ? ? 2Dmax / N；或者： f1 ? f2 ? (1+1/N) f1, f1? Nc / 2Dmax 相位測距一般使用 LD做光源 。 2)(2)( 2211 ?? nNnND ????122211 )( ?? ?? ??? nnN26 線性調(diào)頻測距、測速原理 ? （ FMCW：調(diào)頻 連續(xù)波）對固定目標 f0光頻中心頻率， df調(diào)頻帶寬的半寬度， fm掃頻頻率， 1/fm掃頻周期， c/4fm1/4掃頻周期對應的往返距離。 △ 27 線性調(diào)頻測距、測速原理 實際可測最大距離： dmax=c/8fm，單值范圍； 當 dmax?c/8fm，出現(xiàn)多值。 頻差： fb=8dfm?f/c, 導出 : d=cfb/8fm?f， 當 fb=?f， d=dmax， 如果 ?f為全調(diào)頻帶寬，
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