根据反射光的相位移动实现激光测距-光学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Professional Degree of Master （Master of Engineering） Laser distance measurement based on the shifting phase of Reflected light Candidate: Liu Haidi Supervisor: Prof. Sun Weimin Academic Degree Applied for: Master of Engineering Engineering Field: Optical Engineering Date of Submission: Apr. 15, 2014 Date of Oral Examination: Jun. 15, 2014 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工程 大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 根据反射光的相位移动实现激光测距 摘 要 随着科技的发展，激光技术在科技领域的地位也呈现了逐步上升的趋势。由于它在 方向性、相干性、亮度等方面都有突出的优势而得到了越来越广泛的应用。 随着激光技术的产生，各种激光的应用技术也应运而生，比较典型的应用当属激光 测距技术。激光测距是目前应用十分广泛的测距技术，它是利用激光相干性好，方向性 强这两个主要特点来实现对距离的测量的。激光测距技术的优势在于其具有测程大、精 度高、抗干扰、体积小等特点，因此被广泛的应用于军事探测和民用测量中。近些年， 国内外的军事机构、科研机构以及公司都在争相对激光测距技术进行研究和实验，使激 光测距仪得到了很好的发展。同时在电子集成和信息技术的飞速发展的促进下，用于激 光测距的仪器也在朝着更加优化的方向发展。 在本课题中，首先对激光测距的原理进行了分析，并基于激光测距的原理研究了激 光测距的分类，得知按其测量方法可以分为相位法、干涉法、三角法和脉冲法四大类。 本课题就是基于相位法的精度高和适于短距离测量的特点，对相位法激光测距进行研 究，并在此基础上，提出了相位法激光测距的整体方案。 同时，为了更好的满足实验要求，自行设计了一款基于 APD 雪崩光电二极管的光电 探测器，并与实验室现有的 THORLABS 公司的 PIN 光电二极管探测器就其某些性能方面 进行了比较，它在截至频率的大小和响应时间长短方面都有较为突出的优越性，可以探 测到频率在 1MHz—1GHz，延时为 10 几个纳秒的信号。 其次，为了更好的对相位差进行测量，在课题中引入了锁相技术，利用锁相放大器 可以更方便、准确的读取出相位差的值。 最后，利用自行设计的探测器根据相位法进行激光测距，并采用锁相技术对相位差 进行采集，根据相位差里携带的距离信息进行距离计算。最后整个课题的实验结果进行 分析、总结和展望。 关键词：激光；激光测距；雪崩光电二极管；相位差测量；锁相技术 哈尔滨工程大学硕士学位论文 Abstract With the development of science and technology, laser has become increasingly important and widely applied because it has strong directivity, high luminance, good monochromaticity and