简述手持式激光测距仪的研究和设计

【摘 要】手持式特性的激光测距仪，有体积小便于携带的优势，能在短时段内，测量到某一间距。广泛用于工程装潢、家居装修、城区之内的交通监察、气象及特有的农林部门。经由简单测量，能辨识长度偏大的隔断距离，适宜精确层级很高的测定流程。为此，有必要明辨测距仪固有的构架设计，注重设计时段的各类细节。

【关键词】手持式；激光测距仪；设计方式

手持式架构下的激光测距仪，可以接续发射某频次之下的脉冲信号，提升原有的测距间隔。正弦调制得来的脉冲信号，适宜相位式特性的激光测距。辨识相位差时，可采纳多周期更替的途径，来缩减拟定好的采样频率。这样，就缩减了电路构架的复杂特性，降低了耗费掉的设计金额。

1.拟定的最优测程

手持式架构的测距仪，通常经由电池去供应电能，且应当合乎预设的安全距离。激光发射拟定出来的功率，通常都是偏小的。选出来的测量测程，采纳640纳米这一范畴的激光波长；拟定好的发射功率会达到1mW；最佳情形下的测程数值，被设定在45米。激光特有的调制度被设定成1，发射系统预设的透光率超出0.9，而对应态势下的接收系统，透光率设定成0.6；滤光片配件的透过率会超出0.8。选出来的目标物体，反射率被管控在0.5以内；最小范畴内的探测功率，与这种态势下的测程契合。接收物镜固有的直径45毫米。依循给出来的运算公式，可以运算得到精准的间距。

若给定了固有的发射功率，则要着力去提升这一测程。为此，采纳了接续发射的、调制出来的脉冲波，以便实现如上的功能。设计时段内，发送过来的激光信号，会变更成周期特性的脉冲波。每个拟定好的周期以内，脉冲波经由振幅调制，得到了精准态势下的正弦波。比对接续发射的独特波形，若平均功率被表征成同样数值，则聚集过来的功率，会集中于预设的同种脉冲。利用偏高的这种功率，能提升给出来的射程数值。

例如：给出来的正弦波被设定成23MHZ；把拟定好的7个周期，看成整合得来的同种脉冲。测量出来的脉冲宽度会超出315ns；重复功率及关联着的均衡功率，都被设定成1mW；重复态势下的变动频率能达到10KHZ。运算得来的脉冲功率，会达到308mW。测距构件探测得来的最大间隔，与发射功率运算出来的平方根，凸显出正比的倾向。条件许可时，可把拟定出来的固有测程延展至12倍，这样一来，测程就上升至58米。若接着缩减预设的重复频率，还能延展这样的测程，满足了选出来的多样条件。图为调制得来的脉冲波。

2.采样频次的缩减

手持式架构之下的激光测距，应缩减配件的体积。相位测量依托的新颖系统，采纳全数字这一方式，来提升原有的集成度。数字检定这样的流程内，常常拟定脉冲计数特有的方式；然而，脉冲计数要安设高频特性的发生器，电路精度层级的要求偏高。为此，把光电配件产生出来的电信号，经由A/D特有的转换，更替成精准的数值信号。经由FFT这样的快速变换，衡量出初始时段的相位。在这样的根基上，辨识不同信号潜藏着的相位差，也即测量得来的信号、固有的参考信号表征出来的差值。

例如：调制得来的信号，被表征成正弦信号，预设了精准的模值。调制信号固有的信号频率缩减至23MHz；测量态势下的模糊距离，密切关联着给出来的测相精度，也即0.001这一比值。计算出来的这种精度数值会超出6毫米。依循采样定律这样的规格，应设定超出49MHz特有的采样频率。

高频率态势下的采样构件，会耗费掉偏多的本体功耗；对衔接着的电路，也提出高层级的要求，这就延展了复杂的架构。为此，若能保障既有的相位稳定，则可以缩减预设的采样频率，以便供应接续的测量便利。与此同时，有着手持式特性的测距设备，也要着力缩减功耗及固有的体积。发射过来的周期信号、某幅度以下的回波信号，都很近似延迟运送过来的发射信号。

3.选出来的测距实例

正弦波拟定的周期以内，安设了4个特有的采样点。正弦波原初的周期是t，脉冲固有的宽度，就应当表征为8t。脉冲间隔的空闲时段，被设定成s。前两个拟定出来的采样点，在预设的脉冲时段以内，完成了周期特性的采样。图为多周期态势下的采样频率。

若预设的间隔点偏多，则拟定的原有频率，就会被接着缩减。23MHz范畴以内的正弦信号，满足了拟定出来的采样规则；在创设的同一周期以内，要搜集得来100MHz这样的总频率。设定出来的脉冲宽度，与余留着的空闲时段等同，则这一时段的采样频率，就被设定成1.2MHz。比对原有的100MHz，变更以后的频次就被缩减。辨识相位差时，通常经由多次衡量，求得综合以后的均衡数值，以便减少原初的误差。若预设了偏低的采样时段，则会延展测量时段。为此，选出来的周期数，应与调和以后的频率契合。

4.应重视的事宜

4.1明辨实现的路径

采纳PIN架构下的探测器，模拟得来内光路范畴的测定途径。传统情形以下的相位测距，只安设了单一路径下的接收电路；它是经由衔接着的机械装置，切换固有的内外光路。然而，机械协同之下的这种切换偏慢，耗费掉偏大的仪器体积。安设了双接收架构之下的电路，有着压缩特性的、手持式架构下的系统体积延展，提升了应有的实时性。

4.2细化的完备流程

安设了DSP这一配件，直接来管控特有的数字频率，生成了很纯净的、频谱架构下的高频波形。拟定出来的参考频率，是经由安设好的时钟模块供应过来的。波形发生依托的电路，能明辨体系需求，产生期待中的波形状态。把这一流程运送过来的信号，经由电路放大，再经由激光器添加激光。发射出来的各类激光，经由反射镜被变更为两个路径：一种路径下的激光，会被拟定成测量信号，并予以运送；另一种路径之下的激光，被反射成内校正这样的激光，并被体系架构固有的PIN吸纳。

接收系统特有的架构以内，回波信号凸显出偏弱的倾向；体系框架固有的二极管，延展了内部增益，适宜查验并接纳偏弱的、发射过来的各类信号。为此，雪崩光电特有的二极管，是经由接续的放大流程，得来明晰的电信号；再进到衔接着的增益管控电路。

4.3可编程特性的时间管控

内光路范畴中的信号、初始时段的频次信号、输出流程特有的回波信号，都经由某规格下的转换配件，审慎予以采样。A/D架构下的采样配件，安设了8个合规的通道。带有可编程特性的采样时间，被变更成明晰的标志位，并予以输出。经由如上的转换，计算得来的信号相位，就表征着测量得来的真正距离。

手持式特有的测距仪，能明辨加工平面这一范畴的平面度、关联着的垂直度。采纳某规格下的花岗岩挡块，进行审慎的平面定位。在这以后，选取特有的夹具予以夹紧，调和原初的俯仰角度、左右侧摆这样的精准角度。调和角度依托的配件，是微调必备的某一手轮。把激光凸显出来的光点，变更到反射板固有的中心方位，再比对显示出来的数值。

5.结束语

比对规模偏大的测距仪，手持式架构下的测距仪仪器，可以分出相位式、关联的脉冲式。手持测距仪预设的测程，常被设定成一二百米；测量时段中的精度规格，被管控在毫米这一层级之内。手持架构之下的激光仪器，是利用散布着的正弦信号，并查验反射得来的回波信号。利用如上的信号间距，衡量出相位移动特有的距离。正弦调制得来的这种脉冲，能延展原有的测量里程，也可缩减原有的功耗。

【参考文献】

[1]马建敏.手持式激光测距仪检定方法研究[J].上海计量测试，2003（02）.

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