激光技术是20世纪以来最重要的科技发明之一,填补了物理学领域的空白,推动了工业体系自动化发展进程。由于激光具有准直性强、相干性好、物理性质稳定、精度高等特性,使其应用领域越来越广泛。激光平整技术以旋转激光作为校准平面,通过高程偏差信息控制液压系统调节平地铲的高程位置,从而实现精准平整作业,可有效减小田面的高程偏差,节约农田灌溉用水,提升农药和化肥的利用率,改善农作物的生长环境,提高农产品的产量和品质,为农业全程机械化生产奠定基础。激光接收器是激光平地系统中的重要组成部分,其高程检测精度将直接影响平整作业的效果。因此,本文开展了激光束传输特性研究和光电传感系统试验研究,设计了一种高程检测精度多级可调的激光接收器,并进行了试验验证,可满足不同领域对于高程检测精度的差异化需求。主要研究内容和结论如下:（1）开展了激光束传输特性研究。采用激光束分析仪和激光功率计对激光束光斑图像和光斑功率进行采集,光斑功率对比分析结果表明,传输距离为10～100m时,激光发射器A的光斑功率小于激光发射器B。光斑图像建模分析结果表明,传输距离为10～100m时,两种激光发射器产生的激光束光斑不断扩散,并形成多级放大的圆环型光斑,激光发射器A的辐射照度明显小于激光发射器B。光斑直径拟合分析结果表明,传输距离为10～100m时,两种激光发射器光斑直径的拟合曲线无明显差异且有部分曲线相互重叠;传输距离为100～300m时,激光发射器A的光斑直径扩散速率明显低于激光发射器B。光斑漂移对比分析结果表明,传输距离为10～100m时,激光发射器A的准直性强于激光发射器B。基于上述分析应选择激光束准直性好、光斑图像呈规则形态分布、光斑直径扩散速率小于1.2的激光发射器与本文所设计的激光接收器配套使用。（2）设计了光电传感系统,主要由可调式恒压源、可调式恒流源、光源模块、光电探测模块、照度计、电压表和电流表等组成。通过试验分别测试了Cd S光敏电阻、2CR型硅光电池、2CU型光电二极管、3DU型光电三极管、PIN光电二极管和APD光电二极管的光电特性。通过对试验结果进行对比分析,选择光照特性曲线呈线性增长、伏安特性曲线呈非线性、光谱响应范围为450～975nm,光谱响应峰值为900nm的PIN光电二极管作为激光接收器的光电探测器。（3）设计了激光接收器硬件系统,包括光电转换阵列结构、滤波放大电路、整形展宽电路以及信号处理与传输电路,可实现对旋转激光信号的探测、转换、调制、处理、传输与显示,并与激光平地系统中的控制器进行通信。PIN光电二极管有效感光面积测试结果表明,光电流与有效感光面积呈线性正相关,当旋转激光信号照射有效感光面积≥10%时,可以触发光电转换产生光电流信号。PIN光电二极管有效光斑直径测试结果表明,可被PIN光电二极管探测到的激光束有效光斑直径的传输扩散规律与激光束光斑直径的传输扩散规律有明显差异,当传输距离为10～200m时,有效光斑直径的变化范围为6.85～28.53mm,为光电转换阵列结构设计和激光接收器软件设计提供理论依据。PIN光电二极管有效光照时间计算结果表明,当传输距离为10～200m时,有效光照时间的变化范围为2.214～16.385μs,为整形展宽电路设计提供理论依据。（4）设计了激光接收器软件系统。介绍了程序的总体结构和流程,通过研究旋转激光高程偏差解算算法、基于CAN总线的通讯协议以及LED状态显示,实现了激光接收器的高程检测精度多级可调,并将旋转激光高程偏差信息和机具高程调节速度信息传输至平地机控制器。（5）开展了激光接收器性能试验。激光接收器高程检测精度试验结果表明,激光接收器在90米作业半径范围内,高程检测精度可保证在±3mm以内。农田平整试验结果表明,田面标准偏差值(（9）由平整前的9.54cm下降到平整后的2.42cm,绝对差值≤3cm的平整度采样点累计达到84.06%,可满足高标准农田建设要求。混凝土平整试验结果表明,平整后的沙床表面标准偏差值(（9）为0.881mm,绝对差值≤3mm的平整度采样点累计达到100%,可达到混凝土地坪行业施工标准。