基于游标原理的快速高精度脉冲激光测距方法

黄民双; 关在辉

doi:doi:10.3788/CJL201946.0510001

中国激光, 2019, 46 (5): 0510001, 网络出版: 2019-11-11

基于游标原理的快速高精度脉冲激光测距方法下载： 1089次

A Fast and High-Precision Pulse Laser Ranging Method Based on Cursor Principle

黄民双 ^*关在辉

作者单位

北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室, 北京 102617

图 & 表

图 1. 基于游标测量的脉冲激光测距原理

Fig. 1. Pulsed laser ranging principle based on vernier measurement

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图 2. 正弦幅值噪声产生的时间抖动

Fig. 2. Time jitter due to sinusoidal amplitude noise

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图 3. 脉冲激光测距系统框图

Fig. 3. Block diagram of pulsed laser ranging system

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图 4. 用示波器观测到的正弦基准信号波形

Fig. 4. Sinusoidal reference signal waveform observed with oscilloscope

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图 5. 1次游标过程重构的正弦基准信号波形

Fig. 5. Sinusoidal reference signal waveform reconstructed by one vernier process

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图 6. 50次游标过程重构的正弦基准信号波形

Fig. 6. Sinusoidal reference signal waveform reconstructed by fifty vernier processes

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图 7. 测得的距离误差曲线

Fig. 7. Measured distance error curve

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表 1关键器件参数

Table1. Parameters for key components

Class	Parameter	Value
	Oscillation frequency f_nom /MHz	15
TCXO	Frequency stability f_tol /10^-6	±0.5
	Phase noise at 1 kHz offsetR_NF /(dBc·Hz^-1)	-130
	Central wavelength λ_p /nm	870
	Rise time t_r /ns	2
LD	Peak power Φ_ep /W	10
	Maximum repetition rate f_rep /kHz	100
	Capacitance C_d /pF	2
	Resolution /bit	12
	Sampling frequencyf_SAMPLE /MHz	5
ADC	Sample-and-hold aperturedelay time t_AP /ps	-250
	Ample-and-hold aperture delaytime jitter t_jitter /ps	0.6

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黄民双, 关在辉. 基于游标原理的快速高精度脉冲激光测距方法[J]. 中国激光, 2019, 46(5): 0510001. Minshuang Huang, Zaihui Guan. A Fast and High-Precision Pulse Laser Ranging Method Based on Cursor Principle[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(5): 0510001.

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图 1. 基于游标测量的脉冲激光测距原理

Fig. 1. Pulsed laser ranging principle based on vernier measurement

图 2. 正弦幅值噪声产生的时间抖动

Fig. 2. Time jitter due to sinusoidal amplitude noise

图 3. 脉冲激光测距系统框图

Fig. 3. Block diagram of pulsed laser ranging system

图 4. 用示波器观测到的正弦基准信号波形

Fig. 4. Sinusoidal reference signal waveform observed with oscilloscope

图 5. 1次游标过程重构的正弦基准信号波形

Fig. 5. Sinusoidal reference signal waveform reconstructed by one vernier process

图 6. 50次游标过程重构的正弦基准信号波形

Fig. 6. Sinusoidal reference signal waveform reconstructed by fifty vernier processes

图 7. 测得的距离误差曲线

Fig. 7. Measured distance error curve

表 1关键器件参数

Table1. Parameters for key components

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图 3. 脉冲激光测距系统框图

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Fig. 4. Sinusoidal reference signal waveform observed with oscilloscope

图 5. 1次游标过程重构的正弦基准信号波形

Fig. 5. Sinusoidal reference signal waveform reconstructed by one vernier process

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Fig. 6. Sinusoidal reference signal waveform reconstructed by fifty vernier processes

图 7. 测得的距离误差曲线

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