矿井脉冲激光测距仪的研制

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:freddyzhu
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本课题旨在研制一种满足矿井建筑和生产掘进对距离测量需求的小型化高精度脉冲激光测距仪。主要针对发射电路、接收电路以及时间测量电路方面提出了优化设计,从而设计出了一种体积小、价格低、操作方便符合防爆要求的高精度矿用激光测距仪。首先,主要介绍了本课题所研制激光测距系统的目的和意义,总结分析了几种常用的激光测距技术,针对各技术的特点,结合课题要求,选用了一种创新型的脉冲激光测距技术。通过分析激光在大气中传输中受到的各种影响,全面的总结了影响激光测距精度的各种因素,为合理地选取激光发射、接收系统器件、提高仪器测量精度提供了理论依据。介绍了本课题各部分包括发射模块、接收模块、时间放大模块、单片机模块以及显示模块的工作原理。其次,重点介绍了发射模块中激光二极管的工作原理及工作电路。由于接收器接收的漫反射光信号非常微弱,且存在背景光的干扰,因此接收部分采用了前置放大、滤波和主放大一系列处理手段,最终提取出供后续电路工作的有效信号。此外,本课题创新性地采用激光在多次往返经历的时间内将电容积累对一恒流源放电,放电结束后,再对该电容用另一小电流源充电以实现时间放大的方法,实现了时间的高精度测量,使得该仪器的测量精度可达到1cm。此外,为尽量减小仪器体积,处理器采用了有内置显示LCD液晶显示驱动模块的Atmega169芯片。最后,论述了本课题的防爆要求,为设计防爆产品提出了标准。我们也对该仪器的外壳、坚固件、导线温度、小元件温度、电池都进行了严格设计。
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