相位式激光测距系统技术方案

本发明专利技术公开一种相位式激光测距系统，包括：激光器，用于产生激光信号；发射信号单元，用于产生发射信号并对其依次进行幅度调整和功率放大后发送给激光器；回光接收单元，用于接收激光信号的反射信号；偏置驱动单元，用于为驱动激光器发射激光信号提供偏置电压；以及，控制器，用于输出占空比可调的PWM脉冲电压信号给偏置驱动单元形成偏置电压、接收反射信号；当控制器接收反射信号为弱反射时，控制器减小PWM脉冲电压信号的占空比，联动提高发射信号的幅度；当控制器接收反射信号为强反射时，控制器增大PWM脉冲电压信号的占空比，联动降低发射信号的幅度。本发明专利技术具有系统简单、抗干扰能力强、测距准确性高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光测距领域，更具体地说，本专利技术涉及一种相位式激光测距系统。
技术介绍
激光测距，是以激光器作为光源进行测距。由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗。目前，激光测距可以分为脉冲式激光测距和相位式激光测距。脉冲式激光测距，测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。相位式激光测距是用无线电波段的频率度激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。传统的相位式激光测距仪，测程一般是几厘米到几百米，动态范围极大，需要较高分辨率的模/数转换器或者在前端电路增加增益控制，且在弱目标场合，弱的发射信号往往淹没在噪声中，难以提取，系统抗干扰能力差。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种相位式激光测距系统，根据反射信号的强弱，通过控制器联动调节PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)脉冲电压信号的占空比和调整发射信号的幅度，实现反射信号的幅度调节。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，本专利技术通过以下技术方案实现:本专利技术所述的相位式激光测距系统，包括:激光器，用于产生激光信号；发射信号单元，其用于产生发射信号，并对所述发射信号依次进行幅度调整和功率放大处理后发送给所述激光器；回光接收单元，用于接收所述激光信号的反射信号；偏置驱动单元，其连接到所述激光器，用于为驱动所述激光器发射激光信号提供偏置电压；以及，控制器，其分别连接到所述激光器、发射信号单元、回光接收单元以及偏置驱动单元；用于输出占空比可调的PWM脉冲电压信号给所述偏置驱动单元形成所述偏置电压、接收所述回光接收单元发送的所述激光信号的反射信号；其中，当所述控制器接收所述反射信号为弱反射时，所述控制器减小所述PWM脉冲电压信号的占空比，联动提高所述发射信号的幅度；当控制器接收所述反射信号为强反射时，所述控制器增大所述PWM脉冲电压信号的占空比，联动降低所述发射信号的幅度。优选的是，发射信号单元包括:时钟电路，用于产生所述发射信号；程控增益电路，用于对所述时钟电路产生的所述发射信号进行幅度调整；以及，信号驱动电路，用于对所述程控增益电路幅度调整后的发射信号进行功率放大；其中，所述时钟电路、所述程控增益电路、所述信号驱动电路以及所述激光器依次连接，所述控制器分别连接到所述时钟电路的输入端、所述程控增益电路的输入端。优选的是，所述信号驱动电路包括:第三三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容以及电感；其中，所述第三三极管的基极通过依次串联的所述第七电阻、所述第四电容以及所述第八电阻连接到所述程控增益电路的频率输出端，集电极通过依次串联的第五电容和所述第九电阻连接到所述发光二极管的阴极，发射极接地；所述第十电阻和所述第六电容串联后并联到所述第八电阻的两端；所述第八电阻与所述第六电容的公共端分别连接到所述第四电容和所述第十一电阻一端，所述第十一电阻另一端接地；所述第十二电阻一端连接到所述第三三极管的基极，所述第十三电阻一端连接到所述第三三极管的集电极，所述第十二电阻另一端和所述第十三电阻另一端分别通过所述电感连接到电源，所述第十二电阻另一端和所述第十三电阻另一端的连接处还通过第七电容接地。优选的是，所述偏置驱动单元包括第一三极管、第二三极管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；其中，第一三极管，其基极分别连接到第一电容一端、第一电阻一端、电源，发射极通过所述第二电阻接地；所述第一电容另一端接地，所述第一电阻另一端作为所述偏置电压的输入端连接到所述控制器；第二三极管，其基极连接到所述第一三极管的集电极，发射极连接到电源，集电极分别连接到第三电阻一端、第四电阻一端；所述第三电阻另一端串联到所述第二电阻一端，所述第四电阻另一端串联到所述第二电容一端，所述第二电阻另一端、所述第二电容另一端分别接地；所述第四电阻和所述第二电容的公共端作为所述偏置驱动单元的输出端连接到所述激光器的输入端。优选的是，所述偏置驱动单元还包括第十四电阻和第八电容；所述第十四电阻串联在电源和所述第一三极管的基极之间；所述第二三极管的集电极通过所述第八电容接地。优选的是，所述激光器包括发光二极管、光电二极管、第五电阻、第六电阻、以及第三电容；其中，所述发光二极管的阳极与所述偏置驱动单元的输出端连接，阴极通过所述第五电阻接地；所述光电二极管的阴极与所述偏置驱动单元的输出端连接，阳极分别连接到所述第六电阻一端、第三电容一端以及控制器；所述第六电阻另一端和所述第三电容另一端分别接地。优选的是，所述第一三级管是NPN型三极管，所述第二三极管是PNP型三极管。本专利技术至少包括以下有益效果:I)本专利技术根据控制器读取反射信号并判断强弱，再通过控制器联动调节偏置电压即PffM脉冲电压信号的占空比和调整发射信号的幅度，实现反射信号的幅度调节，不需额外的增益控制电路，提高了弱反射信号的幅度，增强系统抗干扰能力，具有系统简单、测距准确性高的优点；2)本专利技术的发射信号单元包括产生发射信号的时钟电路、对发射信号进行幅度调整的程控增益电路以及对发射信号进行功率放大的信号驱动电路，实现产生发射信号，将依次进行幅度调整和功率放大的发射信号与偏置驱动单元的偏置电压发送给激光器，两者联动驱动激光器发射激光信号；并且，当控制器接收回光接收单元发送的反射信号并判断强弱后，根据强或者弱的反射信号，控制器通过程控增益电路对发射信号进行编程，实现对发射信号幅度以及激光器瞬时发光功率的进一步调节。3)信号驱动电路中，第十电阻与第六电容串联后与第八电阻并联连接到程控增益电路输出端，具有改善信号驱动电路的高频补偿的作用；4)信号驱动电路中，第四电容与第七电阻串联后接在第八电阻与第六电容并联输出端，用于阻抗匹配，降低辐射干扰，降低发射信号的能源损耗；5)偏置驱动单元中，第二电阻和第三电阻串联后与第八电容并联，并联的第一公共端接到第二三极管的集电极，并联的第二公共端接地；第八电容滤除电源中的交流成分干扰，使得占空比可调的PWM脉冲电压信号更稳定；6)偏置驱动单元的第一三级管是NPN型，第二三极管是PNP型，对PffM脉冲电压信号起到了很好的放大作用，提高了 PWM脉冲电压信号的驱动负载能力。7)激光器包括光电二极管，用于监测激光器的发光二极管的瞬时发光功率，并将瞬时发光功率发送到控制器，便于控制器通过对程控增益电路编程实现精确调整发射信号的幅度以及调节激光器的瞬时发光功率。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。【附图说明】图1为本专利技术所述的相位式激光测距系统的系统结构图；图2为本专利技术所述的相位式激光测距系统的电路原理图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位式激光测距系统，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光信号；发射信号单元，其用于产生发射信号，并对所述发射信号依次进行幅度调整和功率放大处理后发送给所述激光器；回光接收单元，用于接收所述激光信号的反射信号；偏置驱动单元，其连接到所述激光器，用于为驱动所述激光器发射激光信号提供偏置电压；以及，控制器，其分别连接到所述激光器、发射信号单元、回光接收单元以及偏置驱动单元；用于输出占空比可调的PWM脉冲电压信号给所述偏置驱动单元形成所述偏置电压、接收所述回光接收单元发送的所述激光信号的反射信号；其中，当所述控制器接收所述反射信号为弱反射时，所述控制器减小所述PWM脉冲电压信号的占空比，联动提高所述发射信号的幅度；当控制器接收所述反射信号为强反射时，所述控制器增大所述PWM脉冲电压信号的占空比，联动降低所述发射信号的幅度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡佳佳，陈新荣，
申请(专利权)人：苏州翌森光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32