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    广西11选5杀号: 分时相位式短距激光测距仪及提高测量精度的方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    广西11选5大小走势图 www.fnjpv.tw CN201310187230.9

    申请日:

    2013.05.17

    公开号:

    CN103293532B

    公开日:

    2014.12.24

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):H04N 5/40申请日:20130517授权公告日:20141224终止日期:20150517|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 17/36申请日:20130517|||公开
    IPC分类号: H04N5/40; G01S17/36 主分类号: H04N5/40
    申请人: 浙江大学; 王史春
    发明人: 王史春; 冯春芳; 胡哲光; 吴明光
    地址: 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
    优先权:
    专利代理机构: 杭州求是专利事务所有限公司 33200 代理人: 张法高
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310187230.9

    授权公告号:

    |||103293532B||||||

    法律状态公告日:

    2016.06.29|||2014.12.24|||2013.10.16|||2013.09.11

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种分时相位式短距激光测距仪及提高测量精度的方法。激光测距仪由发射单元、接收单元、检相主控单元、按键/LCD和反光镜驱动辅助单元组成;按键/LCD和反光镜驱动辅助单元包括按键???、LCD???、反光镜驱动???,反光镜驱动??樵蛴晌⑿偷缁?、反光镜和反光镜驱动机抅组成;检相主控单元的核心是内嵌AD接口的MCUAtmega128芯片。分时机制测距仪一套光路和电路分时完成二套或三套光路和电路的功能;除测距光路外,参考信号和测量信号自始至终处在同一信号通路;消除了参考/测距信号光路和电路不一致、电子器件参数分散性和温变特性引起的相位误差,提高了测距精度和可靠性、降低了成本。

    权利要求书

    权利要求书
    1.   一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于激光测距仪由发射单元、接收单元、检相主控单元、按键/LCD和反光镜驱动辅助单元组成;
    按键/LCD和反光镜驱动辅助单元包括按键???、LCD???、反光镜驱动???,反光镜驱动??樵蛴晌⑿偷缁?、反光镜和反光镜驱动机抅组成;
    检相主控单元的核心是内嵌AD接口的Atmega128芯片,包括信号检相??楹椭骺啬??;
    接收单元包括光电捡测???、带通滤波???、混频器???、信号调理滤波???,
    发射单元包括主振DDS???、主振七阶椭圆滤波器???、激光调制???、本振DDS???、本振七阶椭圆滤波器???;
    按键??橛爰煜嘀骺氐ピ嗔?,检相主控单元与LCD??橄嗔?;检相主控单元输出的一路依次与主振DDS???、主振七阶椭圆滤波器???、激光调制电路??橄嗔?,检相主控单元输出的另一路依次与本振DDS???、本振七阶椭圆滤波器???、混频器??榈氖淙隭1端相连;光电捡测??橐来斡氪瞬??、混频器??榈氖淙隮1端、信号调理滤波???、检相主控单元的AD接口相连。

    2.   根据权利要求1所述的一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于所述的主振DDS??楹捅菊馜DS??榫訟D9835芯片为核心,检相主控单元的Atmega128芯片引脚11、12、13分别与主振DDS??榈腁D9835芯片引脚7、8、9相连,AD9835芯片引脚14与主振七阶椭圆滤波器??榈氖淙肓悠鱆1的2端相连;本振DDS??橛爰煜嘀骺氐ピ牧庸叵低?,检相主控单元的Atmega128芯片引脚25、26、27分别与本振DDS??橐?、8、9相连;主振DDS??橹髡衿德始床獬咂德饰?.5MHz,本振DDS??楸菊衿德嗜?.485MHz。

    3.   根据权利要求1所述的一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于所述的主振七阶椭圆滤波器??橛?个电阻R1、R2,3个电感L1 、L2、 L3和7个电容C1~C7,输入连接器J1、输出连接器J2组成;电感L1、电容C1,电感L2、电容C2,L3、电容C3两两并联后再串联,串联电路的4个端点从左向右依次分别经电容C4、电容C5、电容C6、电容C7接地,R1与电容C4并联,电阻R2与电容C7并联;主振DDS??锳D9835芯片的引脚14经连接器J1的2端与电感L1、电容C1、电容C 4 、电阻R1的公共端相连,电感L3、电容C3、电容C 7、电阻R2的公共端连接到连接器J2的1端,并与激光调制??榈腣in1端、Vin2端相连;本振七阶椭圆滤波器的组成、与本振DDS??榈牧庸叵低?,但本振DDS??榈氖涑隽悠鱆2的1端与混频器??榈氖淙隭1端相连。

    4.   根据权利要求1所述的一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于所述的激光调制??橛稍朔臤PA2662芯片、OPA602芯片、三极管MPSA65、激光二极管SLD1133VL和外围电路组成;主振七阶椭圆滤波器的连接器J2的1端接入激光调制??榈腣in1端和激光调制??榈腣in2端,激光调制??榈腣in1经电阻R4与运放OPA2662的引脚2相连,激光调制??榈腣in2经电阻R5与运放OPA2662的引脚7相连,调制信号由运放OPA2662芯片的引脚14输出、驱动组合封装光学透镜的激光二极管SLD1133VL,运放OPA602芯片和三极管MPSA65提供激光二极管的20mA直流偏置;
    运放OPA2662芯片的引脚1、3、6、16接+5V的电源、引脚8、9脚接?5V的电源,引脚5经电阻R3与?5V的电源相连、电阻R3=100Ω,引脚2经电阻R4与主振七阶椭圆滤波器的连接器J2的1端相连、电阻R4=100Ω,引脚7经电阻R5与主振七阶椭圆滤波器的连接器J2的1端相连,电阻R5=100Ω,引脚15经电阻R6接地、电阻R6=50Ω,引脚4接地,引脚10经电阻R7接地、电阻R7=50Ω,引脚11、14脚与三极管MPSA65的集电极、激光二极管SLD1133VL的阳接连接,三极管MPSA65的发射极与芯片OPA602的引脚6连接,三极管MPSA65的基极与芯片OPA602的引脚2连接,激光二极管SLD1133VL的阴极接地。

    5.   根据权利要求1所述的一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于所述的光电捡测??橛裳┍拦獾缍蹵PD,运放OPA655H组成;运放OPA655H的正相输入端接地,反相输入端则与APD的阳极、以及电阻R8、电容C9、电容C8的一端相连;电容C8的另一端和APD的阴极并联接地,电阻R8与电容C9的另一端并联、且与运放OPA655H的输出端VO相连;APD C30724P捡测入射的激光,运放OPA655H完成信号的I/V转換和前置放大、光电捡测的电信号从OPA655H的VO端输出。

    6.   根据权利要求1所述的一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于所述的光电捡测信号的带通滤波??橐栽朔臤P37为核心;电容C10、电阻R13、电容C11和电阻R11 的一端相连,电容C10、电阻R13、电容C11、电阻R11 的另一端分别与OP37的引脚3、IN端、地、OP37的引脚6相连,电阻R9和电阻 R12的一端与OP37的引脚2相连,电阻R9、电阻R12的另一端分别与地、OP37的引脚6相连,电阻R10的一端接入OP37的引脚1、另一端接地,OP37的引脚4接?12V、OP37的引脚7、8接+12V;前置放大OPA655H的输出引脚VO与带通滤波??榈氖淙隝N端相连,带通滤波??镺P37输出VO端的正弦波信号至混频器??榈氖淙隮1端。

    7.   根据权利要求1所述的一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于所述的混频器??橐猿朔ㄆ鰽D835为核心;本振七阶椭圆滤波器??榈氖涑鲇牖炱灯髂?锳D835芯片的X1端相连,光电捡测??榫瞬?榈氖涑鲇牖炱灯髂?锳D835芯片的Y1端相连;AD835芯片的X2、Y2和Z端接地;电容C12、电容C13并联,电容C14、电容C15并联,电容C12、电容C13的一端与AD835芯片的引脚6、+5V相连,电容C14、电容C15的一端与AD835芯片的引脚3、?5V相连,电容C12、电容C13 、电容C14、电容C15的另一端并联接数字地,电阻R14与AD835芯片的引脚4、5相连,电阻R15的一端与AD835芯片的引脚4相连、另一端接地;乘法器AD835的输出引脚5、即混频器??榈腤端;混频器??榈腤端与信号调理滤波??榈氖淙隝N端相连。

    8.   根据权利要求1所述的一种分时相位式短距激光测距仪,其特征在于所述的信号调理滤波??榘?个运放AD8009、1个2级RC双T型滤波器,2级RC双T型滤波器由电容C16、电容C17、电容C18、电阻R16、电阻R17组成;信号调理滤波??榈氖淙隝N端与混频器??榈氖涑鯳端相连,信号调理滤波??榈氖涑龆薕UT则接入检相和主控单元的AD接口;电阻R17、电容C18、电阻R18、电容C19的一端相连,接入第一运放AD8009的反相输入端;电阻R17的另一端和C17、电阻R16的一端相连,电阻R16的另一端和电容C16的一端和输入端IN相连;电容C16、电容C17、电容C18的另一端接地;电阻R18、电容C19的另一端与第一运放AD8009的输出端相连,电阻R21的一端接入第一运放AD8009的正相输入端、另一端接地;电阻R19的一端接入第二运放AD8009的正相输入端、另一端接地;电阻R20、电阻R22的一端与第一运放AD8009的输出端相连,电阻R20的另一端与第二运放AD8009的输出端相连、电阻R22的另一端接入第二运放AD8009的反相输入端。

    9.   一种使用如权利要求1所述的分时相位式短距激光测距仪提高测量精度的方法,其特征在于:分时相位式短距激光测距仪的测距流程按时间先后可分为3个子流程:获取参考信号的子流程;获取测距信号的子流程;基于参考/测距信号的相位差,计算、显示、存储激光测距仪至目标物距离的子流程;
    获取参考信号的子流程包括:激光测距仪上电时,检相主控单元下发微型电机得电指令、电机带动反光镜驱动机抅使反光镜旋下;检相主控单元的Atmega128分别向主振DDS??榈腁D9835写0*27FFFFFF,本振DDS??榈腁D9835写0*27EB851E,等待5秒,激光调制??榉⑸渲髡馜DS??榈髦频募す?,通过七阶椭圆滤波器的滤波,根据七阶椭圆滤波器的幅频特性、电路输入/出阻抗匹配、截止频率参数确定归一化的元件值,然后去归一化得到实际元件值;椭圆低通滤波器的截止频率7.5MHz,通带内幅值变化量在0.05dB,最小阻带衰减为50dB,特性阻抗R1=R2=200Ω,则七阶椭圆滤波器电路的元器件参数如下:
    C1=3.6pF, C2=525 pF, C3=2.1pF ,C4=3.4pF ,C5=8.3pF ,C6=8.9pF ,C7=4.2pF,
    L1=156nH, L2=295nH,L3=197nH,
    经反光镜进入光电捡测???、带通滤波??橹粱炱灯髂??;本振DDS??楹凸獾缂癫饽?榈牧铰沸藕旁诨炱灯髂?橹谢炱?,混频信号经信号调理滤波???、由检相主控单元采集和存储参考信号, 检相主控单元下发微型电机失电指令,反光镜驱动机抅带动反光镜旋上复位,等待5秒;其中,信号调理滤波??榈缏分械母髌骷滴篊16=4.3nF、C17=4nF、C18=4nF、C19=6.2pF,R16=R17=1kΩ、R18=10KΩ、R19= R21=1KΩ、R20=10KΩ、R22=2KΩ;混频器??槭淙氲男藕啪朔臕D8009的两级放大,AU1=R18/(R16+R17)=5,AU2=R20/(R22)=5,总电压放大倍数:AU=AU1·AU2=25;2级RC双T型滤波器的截止频率是18KHz,杂波信号的典型频率15MHz、14.485MH、29.485MHz时,衰减值分别为:?38.229dB、?37.784dB、?56.429dB;
    获取测距信号的子流程包括:测距键未按下时,等待;测距键按下,激光调制??榉⑸渲髡馜DS??榈髦频募す?,激光至目标物、目标物的反射激光进入光电捡测???、带通滤波??橹粱炱灯髂??;本振DDS??楹凸獾缂癫饽?榈牧铰沸藕旁诨炱灯髂?橹谢炱?,混频信号经信号调理滤波???、由检相主控单元采集和存储测距信号;
    基于参考/测距信号的相位差,计算、显示、存储激光测距仪至目标物距离的子流程包括:基于参考和测距信号、计算两路信号的相位差,由相位差计算激光测距仪至目标物的距离,显示和存储测距数据。

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    分时 相位 式短距 激光 测距仪 提高 测量 精度 方法
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