基于CTMU的精确激光测距方案设计

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激光测距仪项目实施方案

激光测距仪项目实施方案
技术性强
一、项目概述
本项目是采用激光测距技术研发激光测距仪，用于利用单跳红外光来测量一些目标物之间的距离，并将测量的距离信息输出用于其他应用。

本项目主要可以实现以下几个功能：根据激光测距测量距离，显示精度高达1cm，测量范围可达到：2m；具备触发功能，可以自动测量距离；可以通过串口向其他设备输出采集的距离值。

二、技术要求
1.激光测距距离测量范围：2m，测量精度：±1cm；
2.具备触发功能：可以通过宏指令（触发信号）来触发传感器，自动测量距离；
3.串口输出模式：支持RS232/RS485/TTL等串口输出；
4.电源要求：DC8V-15V，比如电池等；
5.封装规格：圆形封装，径53mm×高48mm；
6.工作环境：温度-10℃~70℃，湿度20%~90%RH(无凝露)；
7.噪声抑制技术：使用高精度数字滤波算法对目标信号进行抑制。

三、硬件设计
1.激光发射模块：采用红外发射二极管和隔离放大模块组成；
2.接收模块：采用红外接收二极管和隔离放大模块组成；
3.电路模块：采用模拟前端与数字后端模块结合，控制信号与激光信号之间的相互调节；。

激光测距方案

激光测距方案1. 引言激光测距是一种常见的测量技术，它利用激光束的发射和接收时间来计算物体与测量仪之间的距离。

该技术广泛应用于工程测量、建筑设计、机器人导航等领域。

本文将介绍一种基于激光测距的方案，包括硬件设计和软件算法。

2. 硬件设计2.1 激光发射器激光发射器用于发射激光束。

常见的激光发射器包括激光二极管和激光二极管阵列。

我们选择使用激光二极管阵列，因为它可以发射多个激光束，增加测距的准确性和稳定性。

2.2 光电接收器光电接收器用于接收激光束的反射信号。

常见的光电接收器包括光电二极管和光电二极管阵列。

我们选择使用光电二极管阵列，因为它可以接收多个激光束的反射信号。

2.3 微控制器微控制器用于处理激光发射和接收的信号，并进行距离计算。

我们选择使用高性能的ARM微控制器，它具有足够的计算能力和接口来实现测距算法。

2.4 电源和外设为了正常运行激光测距系统，我们需要提供稳定的电源和适当的外设，如电源管理模块、外部存储器等。

3. 软件算法激光测距的软件算法主要包括激光发射控制、反射信号接收、时间计算和距离计算。

3.1 激光发射控制通过微控制器控制激光发射器发射激光束。

我们可以使用脉冲调制技术控制激光的发射时间和频率，以及调整激光束的强度和方向。

3.2 反射信号接收通过光电接收器接收激光束的反射信号。

我们可以使用模拟信号放大电路将光电接收器的输出信号放大，并使用采样电路将连续信号转换为数字信号。

3.3 时间计算通过微控制器对激光发射和接收的时间进行计算。

我们可以使用计数器或定时器来测量时间差，并将其转换为距离。

3.4 距离计算根据时间计算得到的距离差和传播速度，使用微控制器进行距离计算。

我们可以使用简单的数学公式，如速度等于距离除以时间，来计算物体与测量仪之间的距离。

4. 总结本文介绍了一种基于激光测距的方案。

通过合理选择硬件和设计相应的软件算法，我们可以实现高精度和稳定性的激光测距系统。

激光测距技术在工程测量、建筑设计、机器人导航等领域具有广泛的应用前景。

一种大量程高精度激光测距仪实现方案

图6
21 用 FPGA 实现相位差测量为简化相位差计电路的设计, 减小系统的体积和功耗, 我们采用 FPGA( 现场可编程门阵列) 配合少量地外围电路实现相位差的测量, 换算和显示功能见图 6。 F PGA 集成了相位差测量电路中的大部分功能单元, 而且是通过软件编程实现的, 具有很强的可移植性和可修改性。其中的运算单元把计数值( 相位差) 转换成被测距离, 并且可通过算法对测试环境大气密度、温度等因素的影响进行矫正。再经过锁存
测量与设备
一种大量程高精度激光测距仪实现方案
潘璐阳黄芝平
( 国防科技大学机电工程与自动化学院, 长沙 410073)
吴伶锡
( 湖南科技大学物理学院, 湘潭 410004)
摘要本文介绍了一种连续波相位式激光测距仪的实现方案, 着眼于系统的集成化和小型化, 应用了直接数字频率合成( DDS) 技术和可编程 A SI C 技术, 解决了激光测距中大量程与高精度这对矛盾, 具有广阔的应用前景。
用两个频率 f s1和 f s2的调制光去测同一距离得到
L = L s1( m 1+ $m 1) 等效形式为:
L = L s2( m 2+ $m 2)
L= Ls( m+ $m)
其中 L s=
L s1 L s2 L s1+ L s
2
=
C 2( f s1-
f s2) =
C 2f s
m = m 1- m 2 $m = $m 1- $m 2 f s = f s1- f s2
表1
间接测尺频率 f s1
间接测尺频率 f s2
无
等效测尺频率 f s

激光测距仪方案

激光测距仪方案引言激光测距仪是一种能够通过发射激光束并测量其返回时间来计算出被测物体到激光测距仪的距离的测量仪器。

它在测量精度、测量范围和测量速度上都具备优势，因此在工业、建筑、航空航天等领域广泛应用。

本文将介绍激光测距仪的方案设计。

设计原理激光测距仪主要由控制电路、激光发射装置、接收器、时钟计数装置和显示装置等组成。

其工作原理如下：1.激光发射装置发射激光束。

2.激光束照射到目标物体上并受到反射。

3.接收器接收到反射激光。

4.时钟计数装置计算激光从发射到接收的时间差。

5.根据时间差计算出目标物体到激光测距仪的距离。

6.距离数据通过显示装置展示出来。

系统组成激光测距仪主要由以下几个部分组成：激光发射装置激光发射装置主要由激光二极管和驱动电路组成。

驱动电路控制激光二极管发射激光束，并确保激光的稳定性和一致性。

接收器接收器用于接收反射激光，并将接收到的信号传递给时钟计数装置进行处理。

接收器通常采用光电二极管，能够快速转换光信号为电信号。

时钟计数装置时钟计数装置用于计算激光从发射到接收的时间差，并根据时间差计算出距离。

时钟计数装置通常由计时器、计数器和时钟源组成。

计时器测量时间差，计数器记录计时器的值，时钟源提供精确的时钟信号。

显示装置显示装置用于将测量到的距离数据展示出来。

显示装置可以采用液晶显示屏、LED显示屏等，通过数字或文字方式显示距离数值。

工作流程激光测距仪的工作流程如下：1.用户输入测量指令。

2.激光发射装置发射激光束。

3.激光束照射到目标物体上并受到反射。

4.接收器接收到反射激光。

5.时钟计数装置计算激光从发射到接收的时间差。

6.根据时间差计算出目标物体到激光测距仪的距离。

7.距离数据通过显示装置展示出来。

8.测量完成后，返回步骤1等待下一次测量。

优势和应用激光测距仪具有以下优势：•高精度：激光测距仪可以实现亚毫米级的测距精度，满足精密测量需求。

•远距离：激光测距仪可以实现数百米至数千米的测距范围。

长春理工大学光电工程学院相位激光测距仪方案设计

相位激光测距仪方案设计学生姓名专业学号指导教师学院二〇一六年十一月摘要随着半导体激光器、数字信号处理、精密机械等领域技术的飞跃发展，激光测距仪向着高精度、便携、高速，数字化的方向不断进步。

本论文先介绍了激光测距的几种测距方法原理以及国内外现状，着重介绍了相位法测距原理，在这基础上设计了基于相位法测距原理的总体方案。

论文从发射系统和接受系统对总体设计进行了阐述，探讨了激光器选择，光电探测器的选择，光电接受电路，放大电路，混频电路等电路的设计，系统采用了激光二极管作为激光发射器，雪崩二极管作为光电探测器并对系统进行误差分析，最后进行总结和发现不足之处。

关键词：激光测距，相位式激光测距，光电检测，误差分析目录一绪论 (3)1.1引言 (3)1.2激光测距 (3)1.2.1激光测距简介 (3)1.2.2激光测距方法 (3)1.3激光测距的优点 (6)1.4国内外研究现状 (6)1.5论文研究内容及章节安排 (7)第二章相位激光测距原理以及总体方案 (7)2.1相位激光测距原理 (7)2.2测相原理 (9)2.3系统整体方案设计 (10)第三章系统设计部分的选择 (11)3.1发射部分 (11)3.1.1激光器的选择 (11)3.1.2激光二极管的工作原理 (11)3.1.3调制发射部分 (11)3.2接受电路部分 (12)3.2.1光电探测器的选择 (12)3.2.2雪崩二极管工作原理 (13)3.3光电接受电路设计 (13)3.3.1光电接收电路 (13)3.3.2放大电路设计 (13)3.3.3自动增益控制电路 (14)3.4其他需要考虑的电路部分 (14)3.4.1混频部分 (14)3.4.2后级放大电路 (15)第四章相位式激光测距仪误差分析 (15)4.1元器件的稳定性 (16)4.2频率误差 (16)4.3电路系统误差 (17)4.4光电探测器噪声引起的误差 (17)4.5光学误差 (18)第五章总结和展望 (18)参考文献 (20)一绪论1.1引言激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点。

激光测距系统方案设计书

目录摘要引言31.1国内外研究现状31.1.1国外研究现状41.1.2国内研究现状52.1课题主要研究内容52.2相位法测距原理73.1ΔΦ的测定113.1.1 差频法测多普勒频移114.1影响测量精度的因素及处理办法155.1大气折射率误差18优点19参考文献激光测距系统设计摘要本文主要介绍相位法激光测距基本原理, 详细论述了相位差的自动数字测量方法及其引起的误差.对单次检相的精度、频率漂移、大气折射率等对测距误差的影响进行了分析并提出了具体解决方法. 实现结果表明, 采用相位法测距精度可以达到±（5mm+5×10-6D）。

关键词: 激光测距。

相位。

精度AbstractThe authors introduce the basic principle of laser range finding technology based on phase, propoundin detail the automatic digital measurement technique of phase difference and itserrors,analyze the effect of single phase-picking precision frequency drift and atmosphere refractive index，etc.on laser ranging errors and put forward some special improvement methods The result oflaser ranging realization show that adopting phase laser ranging can achieve the precision of ±（5mm+5×10-6D）.Keywords:laser range finding。

基于μC-OS-II 的激光测距系统设计

基于μC/OS-II的激光测距系统设计
0 引言
激光测距系统的最基本原理就是测量激光脉冲在空间传播的时间间隔，从而获得被测量的距离。

针对相位法激光测距的基本原理与实现方法进行研究，本文结合了嵌入式、差频测相等相关技术和实时操作系统μC/OS-II 的优点，硬件结构合理，软件实现方法灵活，满足了网络化实时高速信息提取和传输的要求。

避免了传统测距系统中存在着劳动强度大、数据采集慢、数据处理时间长、计算准确度低及数据不能直接输出到其它系统等问题。

本系统实现相对简单，具有测量精度高、稳定度好、速度快等优点。

在生产厂矿、科研学校、计量院所等有着很大的应用空间，具有有很高的实用价值。

1 系统的基本原理
1.1 相位式激光测距原理
对于连续波的激光测距一般采用相位式测距，主要是指用连续调制的激光波光束照射待测物体，从测量光束往返中产生的相位变化关系换算出激光传感器与待测目标物体间的距离D.
公式(1) 为相位式测距公式，其中C 为光波在空气中的传播速率，φ为调试的激光信号经过反射后而产生的相位差，f 为信号的调制频率。

它可得到优于脉冲式飞行时间测量法的测距精度，但是测距速度慢，结构更为复杂，对于高速运动物体存在多普勒效应。

图 1 为相位式激光测距原理图，其中Δφ为信号往返时相位延迟不足2π 的部分，其中φ= 2Nπ + Δφ，N 为激光往返所包含的波长的个数。

于是，在给定调制频率的情况下，距离的测量就变成了对激光往。

【电路设计论文】激光测距能量探测电路设计研究

【电路设计论文】激光测距能量探测电路设计研究摘要：光电系统中，需要搭载高度集成化的光电监测设备，为系统提供目标参数信息。

文中设计的基于激光测距的能量探测电路，具有在测量目标距离的同时，获取目标对激光漫反射能量参数的功能。

在激光测距接收设备的基础上，针对测距用纳秒级激光脉冲信号，采用窄脉冲峰值保持技术设计而成，具有高度集成测距与能量采集功能，且脉冲峰值保持精度较高等特点。

最后通过试验验证了该设计电路的实用性。

关键词：激光测距；窄脉冲；峰值保持；目标监测激光测距技术是目前应用较为广泛的一种测量技术，已经广泛应用于民用及军事领域。

而脉冲式激光测距因其快速、无合作目标、测程远等优点主要在军事领域广泛应用，尤其在侦查探测和跟踪测量中应用最普遍[1-2]。

通过测量激光器发出光脉冲的时刻与光脉冲到达目标，并从目标返回接收器的时间差，计算出目标与激光测距设备间的距离信息。

激光测距设备结构框图见图1所示。

随着设备的发展，对侦查探测和跟踪测量等光电系统集成化、自动化、智能化的需求越来越高，因此需要获取图像、光谱、距离、反射特性等更多的目标信息，以提供光电系统综合处理[3-4]。

而传统的激光测距设备通常为光电系统提供目标的一维距离信息，不足以满足集成化光电设备多维信息的需求。

综上，针对集成化、智能化的光电系统获取目标多维信息的需求，需要设计集成化的光电监测设备，使其在获得测距信息的同时，具有获取目标反射特性信息的能力，提升光电系统工作效能。

因此在现有设备的测距电路中，增加窄脉冲峰值保持采集电路，并行处理激光测距脉冲回波的时刻与能量信息。

1测距接收电路设计PIN光电管量子效率高，内部倍增后的噪声近似与放大器本身的热噪声电平，提高了接收系统的信噪比，广泛应用于激光测距[5-9]。

光电探测信噪比定义为其中，M为探测器倍增因子；Is为信号产生的光电流；Fm为附加噪声因子；B为接收系统带宽；Ib为背景噪声电流；Id为探测器暗电流；K为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；Fn为后级放大电路的噪声系数；Req为等效负载电阻。

基于单片机的激光测距系统设计

基于单片机的激光测距系统设计作者：杨光照许春晖张德浩郑莎谭明香来源：《中国新技术新产品》2012年第10期摘要：目前激光测距已得到广泛应用，国内一般使用专用集成电路根据激光测距原理设计各种测距仪器，但是专用集成电路的成本较高、功能单一。

而以单片机为核心的激光测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警等多种功能，并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定可靠。

本文简要介绍了利用MCS-51系列单片机实现激光测距的原理以及实现的方法。

关键词：脉冲激光；单片机；测距仪中图分类号：TP27 文献标识码：A引言距离测量技术的发展经历了漫长的过程，测距技术最早是从接触式测量开始的，由于它在实际应用中的局限性，促进了非接触式测量技术的发展，其中电磁波测距技术是测量学发展史上的重要事件。

第二次世界大战前后开始应用于测量领域，最初是雷达，主要是空中目标定位或空中测距。

它不仅提高了测距的速度和精度，而且实现了非接触式测量，还为测量仪器和测量作业自动化创造了条件。

而在高速现代化的今天，诸如激光测距等技术也已经涌现并在快速发展，在工业生产的应用日渐广泛。

本文将针对高精度短程脉冲激光测距技术开展研究工作，研究在提高短程激光测距系统的测量精度基础上，如何使用单片机代替专用集成电路作为激光测距仪的控制核心，实现多种功能与操作简单化的目标。

1 脉冲激光测距技术原理一个典型的激光测距系统应具备以下几个单元：激光发射单元，激光接收单元，距离计算与显示单元，准直与聚焦单元，如图-1所示。

系统工作时，激光由发射单元发出，以光速到达目标物后反射回来，被接收单元接收，通过距离计算与显示单元得到目标物距离。

本文主要研究的是脉冲测距法。

目前，脉冲激光测距获得了广泛的应用。

脉冲激光测距利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中。

图-1激光测距系统原理框图瞬时功率很大(可达兆瓦)的特点。

其基本原理是：在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，光脉冲发射到目标上后其中一小部分激光反射到测距点被光功能接收器所接收。

《脉冲式半导体激光测距系统的设计》范文

《脉冲式半导体激光测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的飞速发展，测距技术被广泛应用于军事、民用等各个领域。

在众多测距技术中，脉冲式半导体激光测距系统因其高精度、高速度、高效率等优点，逐渐成为研究的热点。

本文将详细介绍脉冲式半导体激光测距系统的设计原理、系统架构及关键技术。

二、系统设计原理脉冲式半导体激光测距系统基于激光测距原理，通过发射激光脉冲并接收反射回来的光信号，根据光信号的往返时间计算距离。

系统主要由激光发射器、接收器、控制器和数据处理单元等部分组成。

三、系统架构1. 激光发射器：采用脉冲式半导体激光器，具有体积小、功耗低、寿命长等优点。

通过控制器调节激光脉冲的频率、宽度和能量等参数，以满足不同测距需求。

2. 接收器：接收反射回来的激光信号，并将其转换为电信号。

接收器应具有高灵敏度、低噪声等特点，以保证信号的准确性和可靠性。

3. 控制器：控制整个系统的运行，包括激光发射器的脉冲控制、接收器的信号处理以及数据处理单元的数据处理等。

控制器可采用微处理器或FPGA等高性能芯片，实现高速、高精度的控制和处理。

4. 数据处理单元：对接收到的电信号进行处理，提取出距离信息，并进行显示或传输。

数据处理单元应具有高精度、高速度、高稳定性的特点。

四、关键技术1. 激光脉冲调制技术：通过调节激光脉冲的频率、宽度和能量等参数，实现对测距精度的控制。

同时，要保证激光脉冲的稳定性和可靠性，以避免干扰和误差。

2. 信号处理技术：接收到的激光信号经过接收器转换为电信号后，需要进行滤波、放大、采样和数字化等处理，以提取出距离信息。

信号处理技术应具有高灵敏度、低噪声、高动态范围等特点。

3. 距离计算算法：根据光信号的往返时间计算距离，需要采用高精度的计时器和算法。

同时，要考虑大气折射、多径效应等因素对测距精度的影响，进行相应的校正和补偿。

4. 系统抗干扰设计：为保证系统的稳定性和可靠性，需要进行抗干扰设计，包括电源滤波、屏蔽、接地等措施，以降低电磁干扰和噪声对系统的影响。

用激光精密测量距离的方法

用激光精密测量距离的方法
彭惠民
【期刊名称】《智能系统学报》
【年(卷),期】2001(000)004
【摘要】@@ 最近,随着科技与产业技术的发展,要求开发非接触、高效的测量技术,应用激光的测量技术有显著的发展.由于利用光波干涉技术可构成正确光波的刻度尺,因此能进行精密的长度测定,从而开发了众多形式的干涉测长仪.但是这种测长仪只能测定位移量,不能测定两地间的距离.
【总页数】1页(P45)
【作者】彭惠民
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TH744.3
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2.开放式精密激光切割数控系统软PLC程序设计方法 [J], 李志明;李卫超;吴荣华;胡海龙;王培德
3.基于激光追踪仪的精密转台角度标定方法 [J], 白普俊;薛娜;刘松涛;宋涛;李金和
4.基于激光高速通信信号的精密测量方法与性能分析 [J], 张中英;刘涛;蒙艳松
5.斜齿圆柱齿轮螺旋角激光精密测量方法的研究 [J], 訾豪;宋爱平;储月刚;周叶;于晨伟
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