激光測量與探測技術哈工大報告(編輯修改稿)
2025-02-17 17:28 本頁面
【文章內容簡介】 為脈沖式激光測距和連續(xù)波相位式激光測距。脈沖激光測距的精度不高，一般為數米量級。連續(xù)波激光測距測量精度高，通常在毫米量級，考慮到精度和帶寬問題，本設計選用的是正弦波調制的相位式激光測距。下面詳細介紹其原理相位式激光測距基本原理框圖如圖2所示圖2 相位式激光測距基本原理框圖圖2 相位式激光測距基本原理框圖設用相位式測距儀測定兩點間的距離D，由測距儀發(fā)射調制激光束，射向反射鏡后被反射回接收系統(tǒng)。設調制波往返于距離D所花費的時間是t，已知光波在大氣中的傳播速度是c，則距離為 (1)把調制波在測線上按往返距離展開?？梢?，調制波回到收發(fā)點的相位比發(fā)射波延遲了角，且 (2)將式(2)代入(1)中，得 (3) 式中，是調制波的波長，等于調制波的N個整周期加上不足一個整周期的尾數，所以 (4)上式表明，如果測得光波相移中2的整數N和小數△N，就可確定距離D。調制波往返于測程上的整波數我們是無法知道的。儀器只能測定的距離，也就是說只能測定小于2二的余角△中。因此需要在儀器中設置兩個頻率，譬如令,這樣可利用去測量相應于△的距離，即測出小于l 0m的毫米位、厘米位、分米位和米位數。利用去測量相應于△的距離，即測出十米位和百米位，再使二者銜接起來，就得到完整的距離讀數。這樣，就解決了測距儀高精度和長測程之間的矛盾，其中最短的測尺保證了必要的測距精度，最長的測尺則保證了測距儀的測程。圖3 雙頻測量示意圖4 系統(tǒng)誤差分析根據相位法激光測距公式(3)，對D求微分得， (5)可知，理論上影響相位法測距精度的主要有光速誤差、調制頻率f的誤差(頻穩(wěn)度)和相位差的測量誤差決定。另外還有元器件在高頻環(huán)境下的穩(wěn)定性、接收器件隨光強不同的非線性和電子線路干擾等的影響。其中，光速誤差對本設計的距離而言，影響很小，可以忽略。系統(tǒng)頻率源采用穩(wěn)定性很高的數字頻率合成器，其頻穩(wěn)度達到109級，減小了頻穩(wěn)度造成的測距誤差。下面詳細介紹下對測距精度有重要影響的測相誤差，它主要包括相位不均勻誤差、幅相誤差和測相原理性誤差。 相位不均勻性誤差引起相位不均勻性誤差的原因是光束的相位不均勻性和光電探測器的相位不均勻性。光束作為
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