用于相位法激光測距的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本文論述了相位法激光測距的原理和引起誤差的原因 ，提出了電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ，著重對(duì)頻率電路和精密檢相電路進(jìn)行了較為深入的分析與討論。針對(duì)大小角度、零點(diǎn)漂移和信號(hào)幅度等原因引起的測量誤差 ，本文提出了具體的解決措施 ，提高了數(shù)字檢相電路的測相精度和穩(wěn)定性 ，最后給出了測試方法和測試結(jié)果

　　相位法激光測距是利用發(fā)射的調(diào)制光和被目標(biāo)反射的接收光之間光強(qiáng)的相位差包含的距離信息來實(shí)現(xiàn)對(duì)被測目標(biāo)距離的測量 ，由于采用調(diào)制和差頻測相等技術(shù) ，具有測量精度高的優(yōu)點(diǎn) ，廣泛用于有合作目標(biāo)的精密測距場合。本文所述電路系統(tǒng)即是利用相位式激光測距原理 ，結(jié)合光纖光路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)油罐等大型容器的遠(yuǎn)距離液位測量［ 1］。

　　電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案基于相位激光測距原理的光纖液位計(jì)原理框圖如圖 1所示。 電路系統(tǒng)由頻率綜合電路、激光調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路、光電接收低噪聲放大電路、混頻電路、數(shù)字檢相電路和單片機(jī)電路組成。方案采用“雙路比相法”設(shè)置內(nèi)外光路 ，經(jīng) f L高頻調(diào)制的光波分兩路通過光纖光路進(jìn)入容器 ，內(nèi)光路從容器頂部反射 ，以此為基準(zhǔn)信號(hào) e ’ r ，外光路從待測液面反射 ，作為測距信號(hào) e ’ r ，外光路從待測液面反射 ，作為測距信號(hào) e ’ m ，e ’ r 和 e ’ m 被光電接收管接收 ，經(jīng)低噪放大器后還原為高頻調(diào)制波 ， 再經(jīng)混頻器與 f M 混頻后成為 2路中頻信號(hào) er 和 em ， er 和 em的相位差反映了距離 S ，而待測液位高度 h= H- S。 經(jīng)過由內(nèi)外光路直接比相后 ，可以消除光路和電路的附加相移對(duì)系統(tǒng)誤差的影響。