激光相位法测距.doc

激光相位法测距.doc: .
基于CPLD的激光相位法测距
、激光相位式测距的工作原理
调制发射光波与接收光波的相位变化
发射
与接
收点
• = Irrni + Am = (m +
1 c 0
二、差频测相
为了提高测距的分辨率和精确度，调制的频率一般选择都较 高，需将参考信号（也称基准信号）和测距信号（也称被测信号） 变成中频或低频信号。
差频测相原理图示
HANwspree
主振调制信号
基准振荡器的号
输出差频参考信 号er和差频测量 信号es
印匸加驸叩+曾）
J = C cosfzul + 冯）
叨氏珂他-妙+備叩J]
e. = £醐他-坷）f+（仇・0]）+A硏
自动数字检相法原理图
在“开门”时间内,
检相脉冲宽度
◎"儿
计数器得到的单次检相脉冲数
闸门时间内，检相次数n可表示为:
D = km
该分辨率是由丿绅（时标脉冲频率）、厂（差频信号频率）和.；（高频调制频 率）三者共同决定的。 ■■
填充脉冲频率越高，检相精度也越高。在本系统中，正是利用了高速 CPLD实现高频脉冲的填充，来提高测量精度的。
系统方案总体框图
⑴频率综合电路采用了频率切换速度快、分辨率高的两 片DDS芯片分别产生本振信号和主振调制信号，均为正弦 波，并由单片机控制，实现精尺频率与测尺频率的快速 切换。
(2) 激光调制发射电路的激光器釆用半导体激光二极管， 属于电流驱动，主振调制电压信号经过一个跨导器件 OPA2662得到调制电流信号，与直流偏置电路共同实现激 光器的调制发射。
⑶采用内外光路的“双路比较法”设计，尽量消除光路 和电路带来的附加相移，减小系统误差。
⑷接收部分使用PIN光电二极管，经前置放大后，使用
MFB带通滤波提取有用信号，精尺频率与粗尺频率经过通
道切换幵关后采用同一组放大整形电路，减小系统复杂 度，缩小电路板面积，节约成本。
⑸在高速CPLD内部实现参考信号与本振信号的差频、测 量信号与本振信号的差频，两个差频采用自动数字检相 法得到填充脉冲的计数值。
(6)单片机作为王控芯丿V 用于控制DDS芯片、驱动CPLD检 相器、数据处理与显示，并可通过串口将测量结果发送 至PC机。
主要元件：两片AD9954 （直接数字式频率合成器），
ATM128 单片机，EPM-240T100C5N,
液晶显示器LCD12864,开关电容芯片LM2662
,低压差电压调节芯片LM1117,
LM2596- （开关电压调节器），
电平转换芯片M AX3232和DB9的串口线接口，
高速比较器芯片AD8611,
高速电流反馈宽带运放AD8001
单刀双掷（SPDT）模拟开关ADG636,
电压反馈放大器AD8045,
激光二极管BOS650010,
双路、宽带跨导运算放大器OPA2662
1＞频率综和电路
具体设计指标：产生5MHz, 50MHz, 率；可在低频与高频间快速切换；电压幅度为-500mV-500mVo
图信号源产生原理方框图
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