一種基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光工具技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀。
【背景技術(shù)】
[0002]激光測距儀是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。但是現(xiàn)有的激光測距儀的最大測量距離是受到限制的，不可擴展。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的問題是提供一種相干性要求低、速度快、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、峰值輸出功率高、重復(fù)頻率高且范圍大的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，包括光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)，其特征在于，其還包括單片機、第一 DDS模塊、第二 DDS模塊、調(diào)制驅(qū)動電路、半導(dǎo)體激光器、APD反向偏壓電路、自動增益控制電路、第一混頻電路、第二混頻電路、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊以及上位機，所述單片機分別與所述上位機、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊、第一 DDS模塊、第二 DDS模塊連接，所述調(diào)制驅(qū)動電路與所述第一 DDS模塊連接，所述半導(dǎo)體激光器分別與所述調(diào)制驅(qū)動電路、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)連接，所述第一混頻電路分別與所述第一 DDS模塊、第二 DDS模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊連接，所述第二混頻電路分別與AD轉(zhuǎn)換模塊、第二DDS模塊、自動增益控制電路連接，所述APD反向偏壓電路分別與自動增益控制電路、光學(xué)接收系統(tǒng)連接。
[0005]優(yōu)選地，上述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其中所述光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)包括第一連續(xù)波激光發(fā)射機、第二連續(xù)波激光發(fā)射機、脈沖波激光發(fā)射機。
[0006]優(yōu)選地，上述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其中所述單片機的型號為 MSP430F449。
[0007]優(yōu)選地，上述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其中所述第一 DDS模塊、第二 DDS模塊均包括依次連接的脈沖累加器、正弦ROM表、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0008]優(yōu)選地，上述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其中所述Aro反向偏壓電路包括方波產(chǎn)生電路、開關(guān)三極管、儲能電感、濾波器件和二極管。
[0009]優(yōu)選地，上述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其中所述AD轉(zhuǎn)換模塊的型號為AD7922。
[0010]優(yōu)選地，上述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其中所述上位機為個人計算機。
[0011]本實用新型的技術(shù)效果主要體現(xiàn)在:相干性要求低、速度快、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、峰值輸出功率高、重復(fù)頻率高且范圍大。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0013]圖2為本實用新型中的第一 DDS模塊或第二 DDS模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖3為本實用新型中的APD反向偏壓電路的電路原理圖；
[0015]圖4為本實用新型中的自動增益控制電路的電路原理圖；
[0016]圖5為本實用新型中的第一混頻電路或第二混頻電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】，作進(jìn)一步地講述，以使本實用新型的技術(shù)方案更易于理解和掌握。
[0018]如圖1、2、3、4、5所示，一種基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，包括光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)、單片機、第一 DDS模塊、第二 DDS模塊、調(diào)制驅(qū)動電路、半導(dǎo)體激光器、APD反向偏壓電路、自動增益控制電路、第一混頻電路、第二混頻電路、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊以及上位機，單片機分別與上位機、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊、第一 DDS模塊、第二DDS模塊連接，調(diào)制驅(qū)動電路與第一 DDS模塊連接，半導(dǎo)體激光器分別與調(diào)制驅(qū)動電路、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)連接，第一混頻電路分別與第一 DDS模塊、第二 DDS模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊連接，第二混頻電路分別與AD轉(zhuǎn)換模塊、第二 DDS模塊、自動增益控制電路連接，APD反向偏壓電路分別與自動增益控制電路、光學(xué)接收系統(tǒng)連接。其中光學(xué)接收系統(tǒng)包括雙凸透鏡。
[0019]其中光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)包括第一連續(xù)波激光發(fā)射機、第二連續(xù)波激光發(fā)射機、脈沖波激光發(fā)射機。單片機的型號為MSP430F449，AD轉(zhuǎn)換模塊的型號為AD7922。第一 DDS模塊、第二 DDS模塊均包括依次連接的脈沖累加器、正弦ROM表、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。APD反向偏壓電路包括方波產(chǎn)生電路、開關(guān)三極管、儲能電感、濾波器件和二極管。上位機為個人計算機。
[0020]本實用新型的工作原理是:單片機分別控制第一 DDS模塊、第二 DDS模塊根據(jù)粗尺或者精尺頻率發(fā)出精密高頻穩(wěn)的調(diào)制信號和本振信號，調(diào)制信號對特定波長的連續(xù)紅外激光進(jìn)行幅度調(diào)制，經(jīng)過調(diào)制的激光通過光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射，發(fā)射到反射物而被發(fā)射回來，利用雙凸透鏡把反射光匯聚到Aro反向偏壓電路上進(jìn)行接收和放大。反向偏壓電路輸出的信號是調(diào)幅信號，該信號經(jīng)過峰值取樣和自動增益控制電路進(jìn)行解調(diào)，得到包含距離信息的調(diào)制信號。調(diào)制信號和本振信號第一混頻電路混頻放大后產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的差頻信號，回波中的信號和本振信號經(jīng)過第二混頻電路混頻放大，二者送到AD轉(zhuǎn)換模塊多通道中進(jìn)行采樣，采樣數(shù)據(jù)傳送給單片機進(jìn)行快速傅里葉變換，得出兩組信號中包含的脈沖信息進(jìn)而求出脈沖差。計算得到具體的距離值通過液晶顯示模塊顯示并送上位機。
[0021]以上對本實用新型的一個實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，包括光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)，其特征在于:其還包括單片機、第一 DDS模塊、第二 DDS模塊、調(diào)制驅(qū)動電路、半導(dǎo)體激光器、APD反向偏壓電路、自動增益控制電路、第一混頻電路、第二混頻電路、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊以及上位機，所述單片機分別與所述上位機、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊、第一 DDS模塊、第二 DDS模塊連接，所述調(diào)制驅(qū)動電路與所述第一 DDS模塊連接，所述半導(dǎo)體激光器分別與所述調(diào)制驅(qū)動電路、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)連接，所述第一混頻電路分別與所述第一 DDS模塊、第二 DDS模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊連接，所述第二混頻電路分別與AD轉(zhuǎn)換模塊、第二 DDS模塊、自動增益控制電路連接，所述APD反向偏壓電路分別與自動增益控制電路、光學(xué)接收系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其特征在于:所述光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)包括第一連續(xù)波激光發(fā)射機、第二連續(xù)波激光發(fā)射機、脈沖波激光發(fā)射機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其特征在于:所述單片機的型號為MSP430F449。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其特征在于:所述第一 DDS模塊、第二 DDS模塊均包括依次連接的脈沖累加器、正弦ROM表、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其特征在于:所述Aro反向偏壓電路包括方波產(chǎn)生電路、開關(guān)三極管、儲能電感、濾波器件和二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其特征在于:所述AD轉(zhuǎn)換模塊的型號為AD7922。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，其特征在于:所述上位機為個人計算機。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于數(shù)字脈沖驅(qū)動的高精度激光測距儀，包括光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)、單片機、第二DDS模塊、半導(dǎo)體激光器、第一混頻電路、第二混頻電路、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊、上位機、與第一DDS模塊連接的調(diào)制驅(qū)動電路、與APD反向偏壓電路連接的自動增益控制電路、光學(xué)接收系統(tǒng)，單片機與上位機、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊、第一DDS模塊、第二DDS模塊連接，半導(dǎo)體激光器分別與調(diào)制驅(qū)動電路、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)連接，第一混頻電路分別與第一DDS模塊、第二DDS模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊連接，第二混頻電路分別與AD轉(zhuǎn)換模塊、第二DDS模塊、自動增益控制電路連接。其有益效果是：相干性要求低、速度快、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、峰值輸出功率高、重復(fù)頻率高且范圍大。
【IPC分類】G01S17-08
【公開號】CN204595214
【申請?zhí)枴緾N201520249415
【發(fā)明人】蔡賢卿, 黃啟玉
【申請人】中國石油大學(xué)(北京)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月20日