激光测距仪系统设计毕业设计论文
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与其它测距技术相比，激光具有角分辨力高、抗干扰能力强，可以避免微波贴近地面的多路径效应和地物干扰问题，并且具有天线尺寸小、质量轻、结构小巧、和安装调整Leabharlann Baidu便等优点，激光测距仪是目前高精度测距最理想的仪器之一。由于以上各方面的原因，使得激光测距在测量领域得到了青睐，并被迅速推广应用，在国民经济和国防建设中具有非常重要的意义[1]。
毕 业 设 计（论 文）
题目：激光测距仪系统设计
（英文）：SystemDesignofa Laser Range Finder
院别：机电学院
专业：机械电子工程
姓名：
学号：
指导教师：
日期：
激光测距仪系统设计
摘 要
本次激光测距仪系统设计采用的是相位式测距法，相位激光测距又称调幅连续波激光测距通常是基于对目标回波相位的探测，在诸如军事、航空、工业和体育等领域已经取得广泛的应用。相位激光测距仪的发展趋势是小型化、高可靠性、便于与其他仪器集成。
关键词:激光测距；相位；锁相环；混频器；分频器；单片机
SystemDesignof a LaserRange Finder
ABSTRACT
Thephase-ranging methodis adopted in the system designof thelaser range finder. It isalso known as amplitude modulation of continuous wave laser rangingandis usually based on the detection ofthephaseofthe target echo, has been widelyused in many fieldssuch as military, aerospace, industrial and sports etc.
本文介绍了相位式激光测距仪的测距原理，提出了测距系统的具体设计方案。设计围绕接收和发射系统的性能开展，主要包括了锁相环、分频器、信号整形与放大电路、弱信号检测滤波与放大电路、混频器、鉴相测相器、信号处理与显示电路、单片机89C51的软硬件设计和C语言软件编程等问题。利用Proteus软件对系统电路进行绘制以及利用CAD设计了系统机械的结构。
Thisthesis firstintroducesranging principleof phase-shift laser rangefinderandproposesthe concrete design scheme.Designis carried outaround the performance of the receive and transmit systems, which includes the designs ofphase-locked loop, frequency divider, signal shaping&&lifying circuit, weak signal detection filter&&lifier, frequency mixer, phase discriminator&&detector, signal processing and display circuitandthe hardware&&softwareof the89C51 microcontroller,and C languagesoftware programming.Proteus softwareis used to draw thecircuitsinthe system drawing and CADis applied todesign the mechanical structureof thesystem.
激光与普通光源有显著的差别，它利用受激发射原理和激光腔的滤波效应，使所发射的光束具有一系列新的特点：激光有小的发散角，即所谓的方向性好或准直性好；激光的单色性好，即相干性好；激光的输出功率虽然有限，但是功率密度很高，一般的激光亮度要比太阳表面的亮度大。
自第一台红宝石激光器在1960年问世后，激光技术在军事和民用领域的很多方面都得到了快速而广泛的应用。如军事领域中的激光雷达、激光测距、激光制导和激光武器等；民用领域中的激光切割、激光通信和激光医学应用等。其中特别是激光测距技术，在第一台激光器诞生的第二年，就已经有人进行了激光测距的试验。
1.2
1.2.1
1．测距精度高
激光测距的精度与操作者的经验和被测距离无关，误差仅取决于仪器本身的精度。战术激光测距仪的误差在5m以内，科学实验的测距仪精度更高，例如，在月球上安装角反射器（合作目标），最好的测距记录是384401km，误差仅为10cm。
用激光测距对卫星进行精密测轨，精度已达1cm，日本用于预防地震的长距离监测系统，全程84km，误差小于1mm。
Keywords:Laser ranging;Phase;Phase locked loop;Frequencymixer; Frequencydivider;Single chip microcomputer
第1章 绪论
1.1
随着科学技术的不断发展，人类在民用和军事领域，对距离量的测量要求非常广泛。测量范围和测量精度的要求都在不断增加，因此人类在不停研究新的测量方法和理论。近年来，激光技术迅速发展和完善，导致了光学及其应用技术的巨大革命，促进了物理学和相关学科的发展。激光器已被确认为20世纪最重要的发明之一。而激光技术的发展，标志着人们掌握和利用光波进入了一个新阶段。激光技术出现后，很快被应用到各种测量（大地测量、地形测量、工程测量、航空摄影测量以及人造地球卫星的观测和月球的光学定位等航天测量）中。与此同时，现代电子技术的飞速发展和光电器件性能的不断提高，使激光测距仪成为距离测量的主要仪器之一。
2．体积小，重量轻，携带方便
军事上装备的激光测距仪，重量一般为10kg左右，最小的只有0.36kg，体积只有香烟盒那么大，激光由于方向性好，所以可以不用巨大的天线就可以发射极窄的光束。
毕 业 设 计（论 文）
题目：激光测距仪系统设计
（英文）：SystemDesignofa Laser Range Finder
院别：机电学院
专业：机械电子工程
姓名：
学号：
指导教师：
日期：
激光测距仪系统设计
摘 要
本次激光测距仪系统设计采用的是相位式测距法，相位激光测距又称调幅连续波激光测距通常是基于对目标回波相位的探测，在诸如军事、航空、工业和体育等领域已经取得广泛的应用。相位激光测距仪的发展趋势是小型化、高可靠性、便于与其他仪器集成。
关键词:激光测距；相位；锁相环；混频器；分频器；单片机
SystemDesignof a LaserRange Finder
ABSTRACT
Thephase-ranging methodis adopted in the system designof thelaser range finder. It isalso known as amplitude modulation of continuous wave laser rangingandis usually based on the detection ofthephaseofthe target echo, has been widelyused in many fieldssuch as military, aerospace, industrial and sports etc.
本文介绍了相位式激光测距仪的测距原理，提出了测距系统的具体设计方案。设计围绕接收和发射系统的性能开展，主要包括了锁相环、分频器、信号整形与放大电路、弱信号检测滤波与放大电路、混频器、鉴相测相器、信号处理与显示电路、单片机89C51的软硬件设计和C语言软件编程等问题。利用Proteus软件对系统电路进行绘制以及利用CAD设计了系统机械的结构。
Thisthesis firstintroducesranging principleof phase-shift laser rangefinderandproposesthe concrete design scheme.Designis carried outaround the performance of the receive and transmit systems, which includes the designs ofphase-locked loop, frequency divider, signal shaping&&lifying circuit, weak signal detection filter&&lifier, frequency mixer, phase discriminator&&detector, signal processing and display circuitandthe hardware&&softwareof the89C51 microcontroller,and C languagesoftware programming.Proteus softwareis used to draw thecircuitsinthe system drawing and CADis applied todesign the mechanical structureof thesystem.
激光与普通光源有显著的差别，它利用受激发射原理和激光腔的滤波效应，使所发射的光束具有一系列新的特点：激光有小的发散角，即所谓的方向性好或准直性好；激光的单色性好，即相干性好；激光的输出功率虽然有限，但是功率密度很高，一般的激光亮度要比太阳表面的亮度大。
自第一台红宝石激光器在1960年问世后，激光技术在军事和民用领域的很多方面都得到了快速而广泛的应用。如军事领域中的激光雷达、激光测距、激光制导和激光武器等；民用领域中的激光切割、激光通信和激光医学应用等。其中特别是激光测距技术，在第一台激光器诞生的第二年，就已经有人进行了激光测距的试验。
1.2
1.2.1
1．测距精度高
激光测距的精度与操作者的经验和被测距离无关，误差仅取决于仪器本身的精度。战术激光测距仪的误差在5m以内，科学实验的测距仪精度更高，例如，在月球上安装角反射器（合作目标），最好的测距记录是384401km，误差仅为10cm。
用激光测距对卫星进行精密测轨，精度已达1cm，日本用于预防地震的长距离监测系统，全程84km，误差小于1mm。
Keywords:Laser ranging;Phase;Phase locked loop;Frequencymixer; Frequencydivider;Single chip microcomputer
第1章 绪论
1.1
随着科学技术的不断发展，人类在民用和军事领域，对距离量的测量要求非常广泛。测量范围和测量精度的要求都在不断增加，因此人类在不停研究新的测量方法和理论。近年来，激光技术迅速发展和完善，导致了光学及其应用技术的巨大革命，促进了物理学和相关学科的发展。激光器已被确认为20世纪最重要的发明之一。而激光技术的发展，标志着人们掌握和利用光波进入了一个新阶段。激光技术出现后，很快被应用到各种测量（大地测量、地形测量、工程测量、航空摄影测量以及人造地球卫星的观测和月球的光学定位等航天测量）中。与此同时，现代电子技术的飞速发展和光电器件性能的不断提高，使激光测距仪成为距离测量的主要仪器之一。
2．体积小，重量轻，携带方便
军事上装备的激光测距仪，重量一般为10kg左右，最小的只有0.36kg，体积只有香烟盒那么大，激光由于方向性好，所以可以不用巨大的天线就可以发射极窄的光束。