激光脉冲测距实验报告
激光脉冲测距实验报告
一．实验目的
通过学习激光脉冲测距的工作原理，了解激光脉冲测距
系统的组成，搭建室模拟激光器系统进行正确测距，为今后
的工程设计奠定理论基础和工程实践基础。
二．实验原理
激光脉冲测距与雷达测距在原理上是完全相同的，如图2.1所示。
在测距点激光发射机发射激光脉冲，光脉冲经过光纤到达接收端，并被测距机上的探测系统接收。测出从激光发射时刻到被接收时刻之间的时间间隔t，根据已知光速，即可求出光纤的长度R为
R=/2 (2-1)
式中c为光速。真空中的光速是一个精确的物理常数
C1=299792458 m/s
光纤中的平均折射率n为
n=1.45（查阅得知）
故光纤中的光速为
C=299710000
可见，激光测距的任务就是准确地测定时间间隔t。当不考虑光纤中光速的微小变化时，测距精度⊿R主要是由测时精度⊿t确定的
⊿R=C⊿t/2 (2-2)
实际脉冲激光测距机中是利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来测定时间间隔 t的。时钟晶体振荡器用于产生固定的频率的电脉冲振荡，脉冲计数器的作用是对晶体产生的电脉冲个数进行计数。设晶体振荡器产生的电脉冲频率为f，则脉冲间隔T=1/f。若从激光脉冲发出时刻脉冲计数器开始计数，到光脉冲被接收时刻停止计数。设这段时间脉冲计数器共计得脉冲个数为m，则可计算出被测光纤的长度为
R=cmT=cm/f=1.6m (2-3)
相应的测距精度为
⊿R =Ct=c/f (2-4)
可见，脉冲激光测距机的测距精度由晶振的频率决定。常用军用激光测距仪的晶振频率有15MHz、30MHz、75MHz和150MHz等，与其相对应的测距精度分别为正负10m、正负5m 、正负2m和正负1m。晶振的频率愈高，测距精度就愈高，
但随之而来的，不仅是计数器的技术难度增加，而且要求激光脉冲的宽度愈窄，激光器的难度也增加。
对脉冲测距系统，计数器的“开门”信号是由取出一小部分发射激光脉冲经光探测器转换成电信号形成的。这两个信号既可由同一探测器提供，也可以用两个探测器提供。
激光脉冲测距机由激光器、发射光学系统、接收及瞄准光学系统、取样及回波探测放大系统、技数及显示器和电源几部分组成，如图2.2所示
系统操作人员一旦下达发射激光命令，激光器发射一束窄激光脉冲，经发射光学系统扩束后射向接收系统，其中一小部分经取样后启动计数器开始计数。激光回波经测距机的接收和瞄准光学系统，聚焦到前面有窄带滤光片的光探测器上。由探测器将其转换成电信号，再经取样及回波探测放大系统处理后产生“关门”信号用于关闭计数器。由计数器计得的脉冲个数计算出光纤得电源计数及显示器激光器长度，再通过显示器显示出来。
三．实验装置
实验装置包括“激光脉冲发射/接收电路板”、电脑和“单片机开放板”。
1.激光脉冲发射/接收电路板组成及工作原理
激光脉冲发射/接收电路板原理框图如图2.3所示。图中ＥＭＰ 3032为ＣＰＬＤ；ＭＡＸ3656为激光驱动器；ＭＡＸ3747为限幅放大器；Ｔ22为单端信号到分差信号转换芯片；Ｔ23为差分信号单短信号转换芯片；ＬＤ为半导体激光器；ＰＤ为光探测器。板子上端的ＥＭＰ3032被编程为脉冲发生器，输出重复频率为1KHz,脉冲宽度为48ns的电脉冲信号。此信号经MAX3656放大后驱动LD发光。板子下端的ＥＭＰ 3032被编程为计数器，对125MHz 晶振计数器。其计数的开门信号来自上端的TX信号，关门信号来自PD的输出。计数器的计数结果采用12位二进制数据输出，对应时间围为0~32.76us.
图2.3 发射/接收模块原理框图
发射/接收模块布局如图2.4所示，TX、RX1、RX2为三个Q9插座。其中，LD的
驱动信号由TX口输出；PD接收到的信号由RX输出。
2.接口管脚说明
插座J9为计数结果输出管脚，包括12位数据管脚和1位计数指示管脚：
?数据管脚的高八位（从第12到5位）分别对应J9
的1、3、5、7、9、11、13、15；
数据管脚的低四位（从第4到11位）分别对应J9的16、14、12、10。高电平为1，低电平为0；
?计数指示管脚为J9的第六位。计数指示为1表示
正在计数，0表示计数结束。
四．实验结果及程序：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code
SEG7[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x6f,0x00};//数码管的段选，1为亮，0为灭
uchar SAV[6]={0xa0,0xa0,0xa0,0xa0,0xa0,0xa0};
uchar code ACT[6]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};//数码管位选
void display();
void delay(uchar);
void count(uint);
uint get_Data();
void main()
{
uint re_data=get_Data();
count(get_Data());
while(1)
{
display();
}
}
void delay(uchar time) //延时函数，延时时长等于time*机器周期
{
while(time>0)
time--;
}
void count(uint con_data)
{
SAV[0]=con_data%10; //取数据的个位
SAV[1]=con_data/10%10; //取数据的十位
SAV[2]=con_data/100%10; //取数据的百位
SAV[3]=con_data/100/10%10; //取数据的千位
}
void display() //数码管显示函数
{
uchar i=0;
for(i=0;i<4;i++)
{
if(i==1)
{
P0=SEG7[SAV[i]]|0x80; //与0x80相“或”，点亮小数点
P2=ACT[i]; //数码管位选
}
else
{
P0=SEG7[SAV[i]];
P2=ACT[i];
}
delay(200); //视觉暂留效应
P0=0xff;
}
}
uint get_Data()
{
uint last_data;
uchar data;
P3=0xff; //P3口置高，读取数据的需要
data=P3; //读取P3口数据
last_data=data&0xf0; //与0xf0相“与”，获取P3口数据的高四位
last_data=last_data<<4; //数据左移4为，数据成为xxxx0000，因为读入的是高四位
P1=0xff;
data=P1; //读取低4位
last_data=last_data+data;
return last_data*。。; //last_data*1.6*10，由公式R=cm/fn 可知，其中c为光速3*10^8米每秒，
//n为玻璃的折射率1.5，f为激光测距模块的晶振，为125兆赫兹，m为脉冲计数器计得的脉冲个数，即last_data，由于小数点加在了数据的个位和十位之间，故需倍乘以10
}
附实验结果图：
五.附加功能
附加程序：
60秒倒计时（从60-0倒计时）
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code SEG[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; uchar code ACT[6]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};
uchar j=3,i;
void display();
void delay(uint);
void count(uint);
void main()
{
TMOD=0X01;
ET0=1;
TR0=1;
EA=1;
TH0=(65535-50000)/256;
TL0=(65535-50000)%256;
while(1)
{
if(j<1)
j=60;
if(i==20)
{
i=0;
j--;
}
display();
}
}
void delay(uint b)
{
uint c=110;
for(b;b>0;b--)
for(c;c>0;c--);
}
void display()
{
P0=SEG[j%10];
P2=0xfe;
delay(100);
P0=SEG[j/10%10];
P2=0xfd;
delay(100);
P0=0x00;
}
void timer0() interrupt 1
{
TH0=(65535-50000)/256;
TL0=(65535-50000)%256;
i++;
}
六、思考题：
1.激光脉冲测距的精度与哪些因素有关？
答：晶振的频率，被测距离的远近，电路延时的长短,计数器阈值的电平调整误差，时基误差等。
2.如何提高激光脉冲测距的精度?
答：提高晶振频率，缩短电路延时。
3.激光光源的选择要考虑哪些方面？
答：被测物的状态，被测物表面光亮情况，反射率情况，被测物的温度（如果是高温的，表面是否会有像发红钢板的情况），这些直接关系到光源的选择。
七.实验总结与建议
答：通过这一次实验，我们了解了单片机的基本原理，掌握了单片机的使用技巧和相关软件的应用，复习并更深入掌握了编程，最后得以取得良好的结果更得益于全体成员的努力和配合，这为以后的几次的实验都打好了良好的基础，最后一个小小的建议是希望老师对实验原理和单片机方面多进行一些深入的讲解。
脉冲激光测距仪的设计-课程设计
目录 第一章绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 第二章脉冲激光测距仪的工作原理 (2) 2.1测距仪的简要工作原理 (2) 第三章脉冲激光器的结构及工作过程 (3) 3.1激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) 3.1.1测距仪的大致结构组成 (3) 3.2主要的工作过程 (4) 3.3主要部件分析： (4) 3.3.1激光器（一般采用激光二极管） (4) 3.3.2激光二极管的特性 (5) 3.3.3光电器件（采用雪崩光电二极管APD） (6) 第四章影响测距仪的各项因素 (7) 4.1光脉冲对测距仪的影响 (7) 4.2发散角对测距仪的影响 (8) 第五章测距仪的光电读数显示 (9) 5.1距离显示原理及过程 (9) 5.2测量精度分析 (10) 5.3总述 (11) 参考文献 (11)
第一章绪论 1.1设计背景 在当今这个科技发达的社会，激光测距的应用越来越普遍。在很多领域，如电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，军事，农业，林业，房地产，休闲、户外运动等都可以用到激光测距仪。 激光测距仪一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。 当前激光测距仪的发展趋势是向测量更安全、测量精度高、系统能耗小、体积小型化方向发展。激光测距仪一般采用两种方法来测量距离：脉冲法和相位法。而其中脉冲激光测距的应用领域也是越来越宽广，比如，地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪以及人造卫星、地球到月亮距离的测量等。脉冲激光测距法是利用激光脉冲持续时间非常短，能量相对集中，瞬时功率很大（可达几兆瓦）的特点，在有合作目标的情况下，脉冲激光测距可以达到极远的测程；如果只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射所取得的微弱反射信号，也是可以测距的。因而脉冲激光测距法应用较多。
激光脉冲测距实验报告讲解
激光脉冲测距
1 目录 一工作原理 (3) （1）测距仪工作原理 (3) （2）激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) （3）测距仪的大致结构组成 (4) （4）主要的工作过程 (4) （5）激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 (5) 二激光脉冲测距的应用领域 (5) 三关键问题及解决方法 (6) （1）优点 (6) （2）问题及解决方案 (7) 2 一工作原理 （1）测距仪工作原理 现在就脉测距仪冲激光测距简要叙述其工作原理。简单地讲，脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间t，光速c 和往返时间t 的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。一般一个典型的激光测距系统应具备以下四个模块：激光发射模块；激光接收模块；距离计算与显示模块；激光准直与聚焦模块，如图2-1 所示。系统工作时，由发射单元发出一束激光，到达待测目标物后漫
反射回来，经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元计算完毕后显示目标物距离。在测距点向被测目标发射一束强窄激光脉冲，光脉冲传输到目标上以后，其中一小部分激光反射回测距点被测距系统光功能接收器所接受。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为t，那么被测目标的距离 D 为：式中：c 为激光在大气中的传播速度；D 为待测距离；t 为激光在待测距离上的往返时间。 R=C*T/2 (公式1) 图一脉冲激光测距系统原理框图激光脉冲测距仪光学原理结构2（） 3
图二）测距仪的大致结构组成（3 时钟脉冲门控电路、脉冲激光测距仪主要由脉冲激光发射系统、光电接收系统、 振荡器以及计数显示电路组成4）主要的工作过程（其工作过程大致如下：首先接通电源，复原电路给出复原信号，使整机复原，准备进行测量；同时触发脉冲激光发生器，产生激光脉冲。该激光脉冲有一小部分能量由参考信号取样器直接送到接收系统，作为计时的起始点。大部分光脉冲能量射向待测目标，由目标反射回测距仪的光脉冲能量被接收系统接收，这就是回波信号。参考信号和回波信号先后由光电探测器转换成为电脉冲，并加以放大和整形。整形后的参考信号能触发器翻转，控制计数器开始对晶格振荡器发出的时钟脉冲进行计数。整形后的回波信号使触发器的输出翻转无效，从而使计数器停实验装置实止工作。这样，根据计数器的输出即可计算出待测目标的距离。三单片机开放板和激光脉冲发射、接收电路验装置包括“”“”。 4 （5）激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 激光脉冲发射/接收电路板原理框图如图2.3所示。图中EPM3032为CPLD；MAX3656为激光驱动器；MAX3747为限幅放大器；T22为单端信号到差分信号转换芯片；T23为差分信号到单端信号转换芯片；LD为半导体激光器；PD为光电探测器。板子上端的EPM3032被编程为脉冲发生器，输出重复频率为1KHz，脉冲宽度为48ns的电脉冲信号。此信号经MAX3656放大后驱动LD发光。板子下端的EPM3032被编程为计数器，对125MHz晶振进行计数。其计数的开门信号来自上端的TX信号，关门信号来自PD的输出。计数器的计数结果采用12 位二进制数据输出，对应的时间范围为0~32.7?s。 二激光脉冲测距的应用领域 激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法.脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收.测距仪同时记录激光往返的时间.光速和往返时间的乘积的一半.就是测距仪和被测量物体之间的距离.脉冲法测量距离的精度是一般是在+/-1米左右.另外.此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。 激光测距仪已经被广泛应用于以下领域:电力.水利.通讯.环境.建筑.地质.警务.消防.爆破.航海.铁路.反恐/军事.农业.林业.房地产.休闲/户外运动等。 由于激光在亮度、方向性、单色性以及相干性等方面都有不俗的特点，它一出现就吸引了众多科学工作者的目光，并被迅速地被应用在工业生产方面、国防军工方面、房地产业、各级科研机构、工程、防盗安全等各个行业各个领域：激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。有关于激光的研究与生产制造也如火如荼地开展了起来。 5
怎样选购激光测距仪
怎样选购激光测距仪 近几年，随着技术的进步和价格的逐渐走低，激光测距仪已经逐渐的走入到人们的工作和生活中。人们在选购激光测距仪时，由于激光测距仪的品牌较多，并且参数指标也很多，价格也相差比较，购买激光测距仪到底应该卖哪个牌子的呢？下文将具体对目前市面上的几个品牌的激光测距仪品牌进行介绍，希望能对购买激光测距仪的网友有一定的帮助。 在购买测距仪时，首先要知道激光测距仪分为两类，一类是手持激光测距仪，这类测距仪测量距离比较短，一般为40-250米，测量精度高。另外一类是激光测距仪望远镜，这类激光测距仪测量距离远，一般为500-2000米，最长测量距离可以达到20公里。 下面就从以上这两类分开说一下，应该如何选择品牌。 一．手持激光测距仪 手持激光测距仪的品牌目前市面上主要就三个品牌，从品牌的知名度角度说，在测量领域都是非常出名的品牌：徕卡LECIA,博世BOSCH,喜利得HILTI。另外还有一些国内的品牌，国内小品牌建议不要选择，因为主要是在测量精度上与国外品牌有比较大的差距，虽然从参数指标上看是一样的。 对于徕卡，博世，喜利得这三个品牌，我个人觉得三个品牌的质量都很好，在品牌上其实购买时，不需要有偏好。主要看价格和功能。 从销售价格来看，博世的性价比会相对较高，徕卡次之，喜利得价格比较高。但是由于手持测距仪的功能比较多，首先要选择好功能，然后在看价格。 所有手持激光测距仪的品牌选择总之比较简单。 二．激光测距仪望远镜 激光测距仪望远镜，或者叫测距望远镜的品牌选择就相对复杂一些，目前测距望远镜的品牌主要有：图雅得TRUEYARD, 博士能BUSHNELL,奥尔法ORPHA,尼康NIKON,纽康NEWCON,LTI图柏斯这6个品牌。另外还有一些国外的小众品牌，如LEUPOLD里奥波特，OPTI-LOGIC奥卡等。建议不要选择小众品牌，一方面是性价比较低，另外一点售后会有问题。 除了以上品牌外，还有一些国内小品牌，国内小品牌一般价格会便宜一点，但是无论在精度，做工等方面，与大品牌还有比较大的差距的。另外一点，因为激光测距仪望远镜是电子设备，国内小品牌由于使用的电子器件一般比较差，所以故障率也会比较高。 下面就详细说一下，上面说的比较出名的6个品牌的各自的优势和劣势，以及该品牌比较出名的型号： 1.图雅得TRUEYARD 图雅得全球知名的户外光学品牌，在长距离望远镜激光测距仪领域，具有非常重要的位置。长期占据全球望远镜测距仪销量第一的品牌。2011年美国时代周刊对全美的调查数据显示，在望远镜测距仪的客户中，超过52%的客户使用的是图雅得激光测距仪。图雅得望远镜测距仪具有测量精准，操作简便，功能强大、性价比极高的特点。 图雅得激光测距仪望远镜，其产品的特点主要是：功能全面，操作简单，性能稳定，性价比高。另外一点是其标称的测量距离和精度与其实际数据最为接近。
激光测距仪操作规程
激光测距仪操作规 程
1.使用方法触按电源开关，接通电源，“电源、测试指示灯”为绿色。触按档位选择开关，选择适合的档位。 2.将仪表测量端子的两个电流输出端子用两根测试线接到被测导体的两个端子，两个电压输入端子也接到被测导体的两个端子。 3. 如图所示，电压端子应位于电流端子的内侧，并尽量靠近被测试品，以减少引线电阻引入的误差。 4.接线完毕后，触按一下 TESTE 键，“电源、测试指示灯”为红色，显示屏显示的值即为测得的电阻值。 5.当被测导体开路或阻值大于选定量程时, 显示屏首位显示“1”，后三位数字熄灭。 6.注意事项 a）本仪表使用6 节1.5V（LR6，AA）电池供电。当显示屏出现欠压符号“”时,请更换电池，以保障得到正确的试值。换下的旧电池请勿乱扔,以免造成污染。B)仪器应避免受潮、雨淋、跌落、暴晒等。
1.目的： 建立超声波测厚仪标准操作规程。 2.适用范围： 试验室所有检验人员执行本规程，部门领导监督，检查本规程的执行。 一、操作规程 1、机器校准 仪器壳下方有一个厚度为4mm的试块，按“菜单”键进入菜单，经过“上下”箭头选择“声速”，在选择“声速设置”，把声速设置为5920m/s，并在试块上涂抹耦合剂，把探头放在试块中央轻轻压紧，按一下“下箭头”，能够看到仪器显示试块厚度为4.000mm，如果试块厚度测试值不为4.000mm请在进行校准，直到试块测量厚度为 4.000mm。仪器校准完成后即能够正常测量了。 2、测试块准备 准备50mm的测试医用消毒超声耦合剂样品三份，以备测试。 3、声速测试 将探头与已准备好的测试样品耦合，确保探头不晃动并耦合良好，此时能够看到显示屏上耦合标志。选择声速测试界面，输
单缝衍射实验实验报告
单缝衍射实验 一、实验目的 1.观察单缝衍射现象，了解其特点。 2.测量单缝衍射时的相对光强分布。 3.利用光强分布图形计算单缝宽度。 二、实验仪器 He-Ne激光器、衍射狭缝、光具座、白屏、光电探头、光功率计。 三、实验原理 波长为λ的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，将得到单缝衍射图样，即一组平行于狭缝的明暗相间条纹。单缝衍射图样的暗纹中心满足条件： (1) 式中，x为暗纹中心在接收屏上的x轴坐标，f为单缝到接收屏的距离；a为单缝的宽度，k为暗纹级数。在±1级暗纹间为中央明条纹。中间明条纹最亮，其宽度约为其他明纹宽度的两倍。 实验装置示意图如图1所示。 图1 实验装置示意图 光电探头（即硅光电池探测器）是光电转换元件。当光照射到光电探头表面时在光电探头的上下两表面产生电势差ΔU，ΔU的大小与入射光强成线性关系。光电探头与光电流放大器连接形成回路，回路中电流的大小与ΔU成正比。因此，通过电流的大小就可以反映出入射到光电探头的光强大小。 四、实验内容 1.观察单缝衍射的衍射图形；
2.测定单缝衍射的光强分布； 3.利用光强分布图形计算单缝宽度。 五、数据处理 ★(1)原始测量数据 将光电探头接收口移动到超过衍射图样一侧的第3级暗纹处，记录此处的位置读数X（此处的位置读数定义为0.000）及光功率计的读数P。转动鼓轮，每转半圈（即光电探头每移动0.5mm），记录光功率测试仪读数，直到光电探头移动到超过另一侧第3级衍射暗纹处为止。实验数据记录如下： 将表格数据由matlab拟合曲线如下：
★ (2)根据记录的数据，计算单缝的宽度。 衍射狭缝在光具座上的位置 L1=21.20cm. 光电探测头测量底架座 L2=92.00cm. 千分尺测得狭缝宽度 d’=0.091mm. 光电探头接收口到测量座底座的距离△f=6.00cm. 则单缝到光电探头接收口距离为f= L2 - L1+△f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm. 由拟合曲线可读得下表各级暗纹距离： 各级暗纹±1级暗纹±2级暗纹±3级暗纹 距离/mm 10.500 21.500 31.200 单缝宽度/mm 0.093 0.090 0.093 单缝宽度计算过程： 因为λ=632.8nm.由d =2kfλ/△Xi，得 d1=(2*1*768*632.8*10^-6)/10.500 mm=0.093mm. d2=(2*2*768*632.8*10^-6)/21.500 mm=0.090mm.
脉冲发射的相位式激光测距技术研究
西安电子科技大学 硕士学位论文 脉冲发射的相位式激光测距技术研究 姓名：王刚 申请学位级别：硕士 专业：光学工程 指导教师：曾晓东 20100101
中文摘要I 中文摘要 激光测距技术，尤其是相位式激光测距技术，是一种应用广泛的距离测量技术，具有精度高、昼夜可用且性能可靠等特点，受到工程测量部门的广泛使用。一般情况下，相位式激光测距是用一调制信号对发射连续的光波进行光强调制，利用混频技术和自动测相技术，测量“调制光波”往返于被测距离的相位差，间接求得待测距离。然而对光强的连续调制存在调制波形易变形，且随着调制频率的增加，调制深度会降低，特别是在高频时就更为严重；并且与脉冲式激光测距相比，连续光强调制消耗功率大，测量距离不远等不足。从而限制了相位式激光测距技术的应用。针对连续光波光强调制存在的不足，分析相位式激光测距的检相过程，发现对检相有用的信号是整形过程中的过零点的部分，而连续信号的其他部分对数据处理没有贡献，反而这些部分使激光器连续工作，既损耗着功率，也在减少激光器的寿命。根据信号的傅里叶变换理论、频谱分析方法，脉冲（方波）与同频正弦信号之间的关系，并借鉴脉冲式激光测距技术的优点，产生了基于脉冲信号调制的相位式激光测距想法。 该方法是通过用等周期脉冲调制激光光波来代替连续光强调制激光光波，即脉冲出现的位置代表原连续调制信号的过零点位置，而激光光波脉冲的幅度和宽度不变。因此，当激光功率不稳定时，发射的激光脉冲强度变化时不会影响到调制信号的相位信息。利用等周期激光脉冲光波往返于被测距离的相位差，求得待测距离。根据该激光测距原理，本文利用DDS频率合成技术和高频电路设计知识，设计了激光测距系统方案，并对该方案进行分析，包括高频连续正弦信号与同频脉冲（方波）信号之间的关系，产生高精度高频率脉冲（方波）的方法，高频脉冲（方波）信号的混频技术以及基于CPLD的数字鉴相技术等。随后进行了电路制作，硬件实现和系统调试等工作。这样即实现了脉冲测距的测程远，功耗小的优点，也实现了相位式激光测距的高精度优点，有效地解决了相位法测距中测程与测量精度之间的矛盾，具有实际使用价值。 总之，随着激光技术和电子技术的发展，激光测距向着高精度、大量程的方向发展，势必在多种领域得到更为广泛的应用。尤其是在激光大气通信，非合作目标的高精度、远距离激光测距的应用方面具有很大的应用空间。 关键词：激光测距技术、相位、脉冲
激光测距仪使用教程
美国LaserCraft高精度激光测距仪－Contour XLRic型，这款激光测距仪是高精度和远量程的结合体，是目前市场性能最好的一款手持激光测量系统。它能成功地在保持良好精度的前提下测量以下目标到前所未有的距离：175米到电力线，400米到电线杆，800米到建筑物。同时，它是一款坚固防水的仪器，遇到下雨，下雪，大雾或沙尘暴天气时，您只把工作模式选择到“坏天气”模式，您的工作就不会受到任何影响。在坏天气下使用它，就如同在好天气下使用一样方便，好用。如果装配了三脚架，它就可以用来进行更远距离的精确测量和进行精密的倾斜测量。 Contour XLR采用最新激光技术，小巧、轻便、使用方便，可准确测量目标距离。有恶劣天气工作模式保证仪器在仪器在雨、雪、雾、沙尘暴天气条件下仍可可靠工作。仪器配备HUD显示器，可边瞄准边测量。是建筑结构规划等通用距离测量的得力仪器。最大测量距离1850米，精度0.1米。 Contour XLRi具有XLR系列的全部特点，同时增加360度倾角传感器。有六种工作模式，分别是距离、角度、水平距离、垂直距离、二点高度、三点高度。有串行口，可通过计算机或数据记录器记录数据。典型应用：矿山地形测量、森林资源调查、倾斜测量、高度测量、水平杆测量、塔高测量。 Contour XLRic将XLRi和GPS以及数据采集器结合起来，可测量不易达到目标的参数。内置软件可计算树高、倾斜、面积、周长、不见线的长度、水平距离等。XLRic内部有数字罗盘和倾角传感器，是测绘的得力仪器。
ContourMAX最大测量距离达到3000米，重仅1.6公斤，首/末目标可选，门控能力、恶劣天气模式、手持/平台安装可选。典型应用：火灾控制系统、遥测、GPS偏移测、航空测量等。和Contour 系列手持激光测量系统中的Contour XLRi比较起来，Contour XLR ic在内部又集成了一个高精度磁通量数字罗盘。配合高精度磁通量数字罗盘，XLR ic在功能就比XLR和XLRi多了不少。有了Contour XLRic，您就可以把它和您的GPS系统连接起来，去测量那些无法到达或不容易到达的地方的坐标信息，省时又省钱。或者您也可以使用它内置的软件计算：树高，倾斜度，面积，周长，空间线段的长度，水平距离，高差等等数据。由于Contour XLRic配置了数字罗盘和倾斜角度测量仪，所以它完全可以被看作是一个手持式全站仪，可以协助您进行测绘和测量工作。一级人眼安全的激光测距仪精确地向您报告以下测量数据：距离，方位，倾斜角。技术特点－测量距离到： 1850米；－测量精度达到：10厘米；－倾斜角度测量；－方位角测量；－周长测量；－面积测量；－电力线高度和垂度测量；－ 3D空间尺寸测量；－连接GPS工作；－高度测量功能；－“点到点”斜距测量；－水平距离测量和垂直距离测量；－独特的坏天气模式：一般的测距仪在天气不好的情况下，测量的距离往往会大大缩短，甚至无法工作。Contour系列激光测距仪的“坏天气模式”消除了这种现象。当天气情况不好的时候，比如：多云，大雾，扬尘，潮湿等，启动该模式，测量起来就和好天气时测量一样轻松快速！工作模式（详细功能）模式一标准测量模式：该模式测量仪
激光测距仪项目立项申请书模板
激光测距仪项目 立项申请书 一、项目概况 （一）项目名称 激光测距仪项目 深入实施《中国制造2025》行动计划，打造一批特色明显、产业 链完善、具有规模效应的产业集群，将福州建设成为东南沿海先进制 造业重要基地、国家新型工业化产业示范基地。到2020年，基本实现 工业化，规模以上工业增加值达到3000亿元以上，培育形成4个产值 超2000亿元、2个产值超1000亿元的产业集群以及20家百亿企业 （集团）。 1、做大做强主导产业。加速集聚资源，提升电子信息、机械装备、石油化工等主导产业的技术水平和产品层次。电子信息业致力突破面 板前段工艺、整机模组一体化设计、高速互联、先进存储、第五代移 动通信（5G）等核心技术，打造东南沿海高端电子信息产业基地，力 争至2020年产值达1600亿元。推动机械装备高端化发展，重点突破 核心基础零部件和先进基础工艺，突出智能制造及运用，构建高档数 控机床、机器人、海洋工程装备、核电风电装备、增材制造、通用飞
机及部件等产业链，力争至2020年产值达2500亿元。石油化工业发 展化工新材料，重点延伸和完善盐煤化工产业链、丙烯产品链，加强 石化和关联产业的互动合作，力争至2020年产值突破1000亿元。 2、改造提升传统产业。深入开展工业互联网创新试点、“机器换工”、质量品牌提升等行动，推动传统产业创新转型。纺织化纤业重 点加大先进纺丝、新型纤维素纤维、高效卷绕头装置、新型纺纱机械 等推广和应用，打造国内外知名服装品牌，力争至2020年产值达3200亿元。冶金建材业重点开展钢铁企业兼并重组，延伸下游精深加工产业，积极开发高档不锈钢产品，发展汽车玻璃和高附加值玻璃深加工 产业，推进陶瓷产业升级改造，研发新型建筑材料，力争至2020年产 值达2500亿元。轻工食品业重点推动产业机械化、自动化、标准化、 清洁化生产，发展绿色及精深加工为特色的水产品、粮油食品、方便 休闲食品和果蔬饮料，强化知名茶品牌建设，力争至2020年产值达2500亿元。 3、培育发展战略性新兴产业。以重大项目为抓手，以技术和人才 为支撑，把生物医药、节能环保培育成支柱产业，将新能源、新材料、新能源汽车产业培育成先导性产业。围绕价值链、产业链、创新链、 资源链，打造一批战略性新兴产业基地。生物医药业重点发展疫苗、
激光测距实验报告(精)
一、激光测距简介： 激光测距仪无论在军事应用方面，还是在科学技术、生产建设方面，都起着重要作用。由于激光波长单一，测量精度高，且激光测距仪结构小巧，安装调整方便，故激光测距仪是目前高精度测距最理想的仪器。激光器与普通光源有显著的区别，它利用受激发射原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点： ①激光有小的光束发散角，即所谓的方向性好或准直性好。 ②激光的单色性好，或者说相干性好，普通灯源或太阳光都是非相干光。 ③激光的输出功率虽然有限度，但光束细，所以功率密度很高，一般的激光亮度远比太阳表面的亮度大。 若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，但用于远距离测量，可以达到很好的相对精度。 世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的。美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。1961年，第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。 激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，因而被广泛用于地形测量，战场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮对目标的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。 由于激光测距仪价格不断下调，工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪，可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。 激光测距仪-分类： 一维激光测距仪 用于距离测量、定位； 二维激光测距仪（Scanning Laser Range finder） 用于轮廓测量，定位、区域监控等领域； 三维激光测距仪（3D Laser Range finder） 用于三维轮廓测量，三维空间定位等领域。 激光测距-方法 激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。
激光测距仪使用方法
激光测距仪使用方法 激光测距仪的使用方法其实不复杂，只要选择好模式即可，一般都是一键操作。让我们举例说明，以TruPulse 200和欧尼卡2000B为例，方便我们理解具体操作。新发布的TruPulse 200型号测量的不仅仅是距离和角度。这款激光器配备了全新的改进型增强功能，为用户提供先进的尖端技术以及LTI激光器所熟知的易于操作和准确性。外观颜色也有变化，新款图帕斯200外观是以黑色为主，搭配黄色线条。 一、图帕斯200升级版优势在于： TruPulse图帕斯200激光测距仪，相比以前老款，精度提升到0.2米，且带有蓝牙，外观颜色也有变化，黑黄相间。 1、主要功能和增强功能： 精确度提高33％ 目标收购率提高25％ 无线通信 晶莹剔透的7倍光学镜片 可调节的眼睛屈光度 TruTargeting技术 2、所有TruPulse激光测距仪的主要特点： 以度或百分比度量斜率距离（SD）+倾角（INC） 计算水平距离（HD）+垂直距离（VD）+高度（HT）+ 2D缺失线（ML） 使用***近+***远+连续+过滤器模式区分所需目标与周围障碍物 安装在三脚架上，并具有优质光学元件，可增强视野 二、产品参数：
二、五种测量方式： 1、SD模式点到点直线距离 (斜距)十字光丝直接瞄准被测物体按FIRE键 2、VD模式垂直高度 (相对高度)即:单点定高目镜内部十字光丝直接瞄准被测物体的最高点适合测量悬空物体的 相对高度（如:高架线缆） 3、HD模式水平距离十字光丝瞄准被测物体仪器内置的倾斜补偿器会进行自动角度补偿计算 离被测物体的水平距离 4、HT模式绝对高度即:三点定高，目镜内部十字光丝直接瞄准被测物 测量顺序：瞄准被测中部，先测HD水平距离 瞄准被测物体的顶部，按FIRE键 瞄准被测物体的底部，按FIRE键 适合测量建筑物实体的绝对高度——如:建筑物高度，树木高度，塔台高度； 5、INC模式倾斜角度 （俯仰角度)十字光丝直接瞄准被测物体，按FIRE键。 图帕斯测距仪系列产品质量是测绘行业公认的，但其价格也同样是测绘行业顶尖的。而 拥有同样性能的欧尼卡2000B，价格要比图帕斯低约三分之一。下面我们再来看看欧尼卡2000B测距仪的产品参数，通过产品功能和参数的对比让我们来进一步了解产品是否符合我 们的需求，综合考虑产品性能和产品价格。Onick 2000B的推出，代表着测量精度达到一个 新的革命性专业水平，200米测距范围内，精准测量0.2米，带有蓝牙和RS232串口，覆盖 了图帕斯200B，在电力线路勘测应用领域中被广泛运用。坚固的外观材质，舒适的防滑胶皮，目镜屈光度调节旋转顺滑，进一步提升使用体验，内置1200毫安锂电充电系统，可测量1万次左右。Onick 2000B测距仪直观、方便、快捷的功能，助您户外开展工作更高效！
激光散斑测量实验报告
实验报告 陈杨 PB05210097 物理二班 实验题目:激光散斑测量 实验目的: 了解单光束散斑技术的基本概念，并应用此技术测量激光散斑的大小和毛玻璃的面内位移。 实验内容： 本实验中用到的一些已知量：(与本次实验的数据略有不同) 激光波长λ = 0.0006328mm 常数π = 3.14159265 CCD像素大小=0.014mm 激光器内氦氖激光管的长度d=250mm 会聚透镜的焦距f’=50mm 激光出射口到透镜距离d1=650mm 透镜到毛玻璃距离=d2+P1=150mm 毛玻璃到CCD探测阵列面P2=550mm 毛玻璃垂直光路位移量dξ和dη， dξ=3小格=0.03mm，dη=0 光路参数：P1=96.45mm ρ(P1)=96.47mm P2= 550mm dξ=3小格=0.03mm （理论值） 数据及处理： 光路参数： P1+d2=15cm P2=52.5cm
d1=激光出射口到反射镜的距离+反射镜到透镜距离=33.6+28.5=62.1cm f ’=5cm d=250mm λ=632.8nm (1)理论值S 的计算： 经过透镜后其高斯光束会发生变换，在透镜后方形成新的高斯光束 由实验讲义给的公式： 2'2 012'11 '' 2)()1(d f W f d d f f λπ+--- = πλd W 01= 201W d πλ= 代入数据，可得： '' 1 21 221''12 2 22 01 02 2 2 2101102 d 15(1)() 5 62.11559.6332439.63362.12515511f d f cm P d d f f cm cm P cm cm cm cm cm cm cm cm d W W d d W d f f W λπ πλ???? ? ? ???? ?????? ?? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? -=-=--+-=-+ =≈-+= = -+-+= 可得 由公式-31.80010cm ≈? 此新高斯光束射到毛玻璃上的光斑大小W 可以由计算氦氖激光器的
激光测距仪原理
激光测距仪激光测距基本原理 激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。 D=ct/2 式中：D——测站点A、B两点间距离；c——光在大气中传播的速度；t——光往返A、B 一次所需的时间。 由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。 相位式激光测距仪 相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。 相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。 若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为： t=φ/ω 将此关系代入（3-6）式距离D可表示为 D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ) =c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中：φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。 ω——调制信号的角频率，ω=2πf。 U——单位长度，数值等于1/4调制波长 N——测线所包含调制半波长个数。 Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。 ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。 ΔN=φ/ω
在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的测量达到很高的精度。 为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。 由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过100m，且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。
光速测量实验报告
光速测量实验报告 实验目的： 1. 了解和掌握光调制的基本原理和技术 2. 学习和使用示波器测量同频正弦方波信号相位差的方法 3. 测量光在空气中的速度 实验仪器： 激光器、信号发生器、光接收器、示波器、反射镜等 实验原理 相位φ=κ*d ，其中φ为相位差，κ为波数，d 为光程差。实验采用平面镜改变光程差d,实验中可以通过测量平面镜之间的距离来确定光程差d 。信号发生器为直流方波输出，则激光器发出激光脉冲。激光接收器收到激光信号后输出基频信号，且输出的信号为一正弦波，前后移动平面反射镜的距离，并测出移动的距离进而测出光程差Δd,由于光程差的改变，则信号反射光的信号的相位发生变化，由示波器上可以确定时间t1和t2，计算出时间差Δt=∣t1-t2∣，所以光速c=Δd/Δt 。下面是测量图： 1. 预习实验的内容，了解实验的目的，理解实验的原理，思考应当怎样把实验 做好，实验过程中都要做什么，同时，复习一下示波器一些基本的使用和各个按键的功能。为实验做好准备工作。 2. 实验前，认真读完实验仪器的操作说明，了解实验仪器的基本结构，以及实 验仪器各部分在实验中的功能和作用，分析实验中应该怎样正确的使用仪器，进入实验状态。 3. 在对实验分析的基础上，正确的连接线，把实验仪器连接摆放好 4. 调试实验仪器，由于如果反射镜离的太远，不利于实验中对实验仪器的调试， 因此，在调试仪器阶段应当使反射镜离激光器近。同时，反射镜，激光器，信号接收器应该保持在同一水平面上。由信号发生器发出一矩形方波，作用在激光器上使激光器发出光脉冲，由反射镜反射的信号由接收器转换成正弦波，把正弦波与方波同时输入示波器，由于方波是很稳定的不随反射镜位置的变化，把触发信号选择成方波。 5. 选择合适的反射镜位置作为基点，然后移动反射镜的位置，测量实验数据Δd 和Δt ，处理实验数据，可以用线性来求。 示波器 信号发生器 激光接收器 激光器 平面反射镜 Δd
激光脉冲测距实验报告
激光脉冲测距 组长：孙汉林(制作PPT) 组员：张莹（讲解） 吕富敏（制作报告）
目录 一工作原理 (3) （1）测距仪工作原理 (3) （2）激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) （3）测距仪的大致结构组成 (4) （4）主要的工作过程 (4) （5）激光脉冲发射、接收电路板组成及工作原理 (5) 二激光脉冲测距的应用领域 (5) 三关键问题及解决方法 (6) （1）优点 (6) （2）问题及解决方案 (7)
一工作原理 （1）测距仪工作原理 现在就脉测距仪冲激光测距简要叙述其工作原理。简单地讲，脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间t，光速 c 和往返时间t 的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。一般一个典型的激光测距系统应具备以下四个模块：激光发射模块；激光接收模块；距离计算与显示模块；激光准直与聚焦模块，如图2-1 所示。系统工作时，由发射单元发出一束激光，到达待测目标物后漫反射回来，经接收单元接收、放大、整形后到距离计算单元计算完毕后显示目标物距离。在测距点向被测目标发射一束强窄激光脉冲，光脉冲传输到目标上以后，其中一小部分激光反射回测距点被测距系统光功能接收器所接受。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为t，那么被测目标的距离 D 为：式中：c 为激光在大气中的传播速度；D 为待测距离；t 为激光在待测距离上的往返时间。 R=C*T/2 (公式1) 图一脉冲激光测距系统原理框图 （2）激光脉冲测距仪光学原理结构
图二 （3）测距仪的大致结构组成 脉冲激光测距仪主要由脉冲激光发射系统、光电接收系统、门控电路、时钟脉冲振荡器以及计数显示电路组成 （4）主要的工作过程 其工作过程大致如下：首先接通电源，复原电路给出复原信号，使整机复原，准备进行测量；同时触发脉冲激光发生器，产生激光脉冲。该激光脉冲有一小部分能量由参考信号取样器直接送到接收系统，作为计时的起始点。大部分光脉冲能量射向待测目标，由目标反射回测距仪的光脉冲能量被接收系统接收，这就是回波信号。参考信号和回波信号先后由光电探测器转换成为电脉冲，并加以放大和整形。整形后的参考信号能触发器翻转，控制计数器开始对晶格振荡器发出的时钟脉冲进行计数。整形后的回波信号使触发器的输出翻转无效，从而使计数器停止工作。这样，根据计数器的输出即可计算出待测目标的距离。三实验装置实验装置包括“激光脉冲发射、接收电路”和“单片机开放板”。
激光测距仪分析报告
激光测距仪哪个牌子好 文章简介 近几年，随着技术的进步和价格的逐渐走低，激光测距仪已经逐渐的走入到人们的工作和生活中。人们在选购激光测距仪时，由于激光测距仪的品牌较多，并且参数指标也很多，价格也相差比较，购买激光测距仪到底应该卖哪个牌子的呢？下文将具体对目前市面上的几个品牌的激光测距仪品牌进行介绍，希望能对购买激光测距仪的网友有一定的帮助。 文章详细内容 近几年，随着技术的进步和价格的逐渐走低，激光测距仪已经逐渐的走入到人们的工作和生活中。人们在选购激光测距仪时，由于激光测距仪的品牌较多，并且参数指标也很多，价格也相差比较，购买激光测距仪到底应该卖哪个牌子的呢？下文将具体对目前市面上的几个品牌的激光测距仪品牌进行介绍，希望能对购买激光测距仪的网友有一定的帮助。 在购买测距仪时，首先要知道激光测距仪分为两类，一类是手持激光测距仪，这类测距仪测量距离比较短，一般为40-250米，测量精度高。另外一类是激光测距仪望远镜，这类激光测距仪测量距离远，一般为500-2000米，最长测量距离可以达到20公里。 下面就从以上这两类分开说一下，应该如何选择品牌。 一．手持激光测距仪 手持激光测距仪的品牌目前市面上主要就三个品牌，从品牌的知名度角度说，在测量领域都是非常出名的品牌：徕卡LECIA,博世BOSCH,喜利得HILTI。另外还有一些国内的品牌，国内小品牌建议不要选择，因为主要是在测量精度上与国外品牌有比较大的差距，虽然从参数指标上看是一样的。 对于徕卡，博世，喜利得这三个品牌，我个人觉得三个品牌的质量都很好，在品牌上其实购买时，不需要有偏好。主要看价格和功能。 从销售价格来看，博世的性价比会相对较高，徕卡次之，喜利得价格比较高。但是由于手持测距仪的功能比较多，首先要选择好功能，然后在看价格。 所有手持激光测距仪的品牌选择总之比较简单。 LECIA徕卡 徕卡在测量测绘领域拥有非常高的美誉度，主要以生产高精度短距离的手持测距仪为主，在手持测距仪领域占有非常的市场份额，一直是全球手持测距仪的销量冠军，近2年其在手持测距仪领域的领导地位受到了德国博世BOSCH的强烈冲击，在很多区域市场博世BOSCH已经超越LECIA徕卡成为第一品牌。 BOSCH博世
激光测距实验报告
激光脉冲测距实验 1.实验目的 通过学习激光脉冲测距的工作原理；了解激光脉冲测距系统的组成；搭建室内模拟激光脉冲测距系统进行正确测距，为今后的工程设计奠定理论基础和工程实践基础。 2.实验原理 激光脉冲测距与雷达测距在原理上是完全相同的，如图2.1所示。 在测距点激光发射机发射激光脉冲，光脉冲经过光纤到达接收端，并被测距机上的探测系统接收。测出从激光发射时刻到被接收时刻之间的时间间隔t，根据已知光速，即可求出光纤的长度R为 R=/2 (2-1) 式中c为光速。真空中的光速是一个精确的物理常数 C1=299792458 m/s 光纤中的平均折射率n为 n=1.000275266 故光纤中的光速为 C=299710000 可见，激光测距的任务就是准确地测定时间间隔t。当不考虑光纤中光速的微小变化时，测距精度⊿R主要是由测时精度⊿t确定的 ⊿R=C⊿t/2 (2-2) 实际脉冲激光测距机中是利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来测定时间间隔 t的。时钟晶体振荡器用于产生固定的频率的电脉冲振荡，脉冲计数器的作用是对晶体产生的电脉冲个数进行计数。设晶体振荡器产生的电脉冲频率为f，则脉冲间隔T=1/f。若从激光脉冲发出时刻脉冲计数器开始计数，到光脉冲被接收时刻停止计数。设这段时间内脉冲计数器共计得脉冲个数为m，则可计算出被测光纤的长度为 R=1/2cmT=cm/f=1.6m (2-3) 相应的测距精度为 ⊿R =1/2Ct=c/(2f) (2-4) 可见，脉冲激光测距机的测距精度由晶振的频率决定。常用军用激光测距仪的晶振频率有15MHz、30MHz、75MHz和150MHz等，与其相对应的测距精度分别为正负10m、正负5m 、正负2m和正负1m。晶振的频率愈高，测距精度就愈高， 但随之而来的，不仅是计数器的技术难度增加，而且要求激光脉冲的宽度愈窄，激光器的难度也增加。 对脉冲测距系统，计数器的“开门”信号是由取出一小部分发射激光脉冲经光探测器转换成
激光测距
： 在脉冲式激光测距仪的设计当中，时差测量（time of flight measurement）成为了一个影响整个测量精度最关键的因素。德国acam 公司设计的时间数字转换芯片TDC-GP2为激光测距的时间测量提供了完美的解决方法。本文着重介绍了应用TDC-GP2 在设计激光测距电路当中的优势，以及在应用中给出一些建议和提出了需要注意的一些问题。 1. 概述 在当今这个科技发达的社会，激光测距的应用越来越普遍。在很多领域，电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等都可以用到激光测距仪。激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法脉冲式激光测距仪是通过测量激光从发射到返回之间的时间来计算距离的。因此时间测量对于脉冲式激光测距仪来说是非常重要的一个环节。由于激光的速度特别快，所以发射和接收到的激光脉冲之间的时间间隔非常小。。例如要测量1 公里的距离，分辨率要求1cm，则时间间隔测量的分辨率则要求高达67ps。德国acam 公司的时间数字转换器TDC-GP2 单次测量分辨率为典型65ps，功耗超低，集成度高，测量灵活性高，是脉冲式激光测距仪时差（TOF）测量非常理想的选择。 2. TDC-GP2 激光测距原理 TDC-GP2 的激光测距基本原理如图1 所示： 图1：TDC-GP2 激光测距原理 激光发射装置发射出光脉冲同时将发射脉冲输入到TDC-GP2 的start 端口，触发时差测量。一旦从物体传回的反射脉冲达到了光电探测器（接收电路）则给TDC 产生一个Stop 信号，这个时候时差测量完成。那么从Start 到Stop 脉冲之间的时差被TDC-GP2精确记录下来，用于计算所测物体与发射端的距离。在这个原理中，单片机对于TDCGP2进行寄存器配置以及时间测量控制，时间测量结果传回给单片机通过算法进行距离的精确计算，同时如果有显示装置的话，将距离显示出来。在这个原理当中距离的测量除了与TDC-GP2 的时差测量精度有关外还与很多其他因素有关系： - 激光峰值功率 - 激光束发散程度 - 光学元件部分 - 光传输的媒体(空气，雨天，雾天等) - 物体的光反射能力
实验报告——激光模式的测量
实验报告——激光模式 M 2的测量 实验时间：2017.03.02 晚上 一、实验目的 激光光束传输质量因子M 2是一种全新的描述激光光束质量的参数。本实验介绍了M2 的物理概念、物理意义、特点及测量方法。并对下面三个方面进行了解。 2 1）了解M 2的定义； 2 2）了解M 2实验原理； 2 3）了解M 2的测试过程； 二、实验原理 2 （一）、M 2的定义 2 目前国际上普遍将“光束衍射倍率因子M 2”作为衡量激光光束空域质量的参量。它的一般定义为： M 2 实际光束的束腰半径与远场发散角的乘积 M基模高斯光束的束腰半径与远场发散角的乘积 （二）、M 2的物理意义如图 1 所示，对于基模的高斯光束 02（2） 式中0 是基模光束束腰半径，是基模光束的远场发散角。根据定义式（1）可知对于实际光束有W0M 20，即 式中W0 代表实际光束的束腰半径，代表实际光束的远场发散角。 图 2 无像差透镜对束腰和发散角的变换 面我们根据“束腰的束宽和远场发散角的乘积不变原理”对M 2进行推导。 1） M2 4 2W0 （3） W
d 0 d 0 const ( 4) 式（ 4 ）可由量子力学的测不准原理来解释：在束腰处光子的位置不确定度是 4 根据测不准关系： X P h （7） 对一般光束束腰处有： X D 0 P x h 代入方程 （7）有 D 0 ( 8) 定义光束质量因子 M 2 为： M 2 D 0 D 0 1（ 9） d 0 4 0 又因为实际光束的截面常常不是圆形的， 即光束的光强分布不是对称的或存在像散时， 光束 质量应用两个参数来描述： D 0x x (10) D 0 y y 2 2 4 M x 2 、 M y 2 是分别表示 X 方向和 Y 方向的光束质量因子。考虑到 是单模高斯光束的衍 x y D 0 2 射极限， M 2 的物理意义也可理解为衍射极限倍数。 （三）、 M 2 因子的特点 以M 2 因子表征光束质量有几个显著的优点： 首先： M 2 因子能够确定和度量多模光束的质量。 工业上应用的大功率激光器， 如大多数千 C mn 是相对振幅系数， m 、n 是模的阶数，厄米 —高斯混合模光强空间分布可表示为： 小值是单模高斯光束束腰束宽 d 0 ；光子的横向不确定度是 P x ,在近轴近似条件下 h sin 5） 式中 h 为普朗克常数， 最小值是单模高斯光束远场发散角 M x 2 M y 2 瓦级 CO 2 激光器输出厄米 ---高斯混合模光束， 并且在高阶模产生振荡， 束质量因子 M 2 是各个模相对强度的加权平均。 2 （2m 1）C mn 2 mn （2n 1）C mn mn 这种混合模光束的光 M x 2 M y 2 (11)