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用于相位法激光测距的电路系统设计
周振飞
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本文论述了相位法激光测距的原理和引起误差的原因 ，提出了电路系统设计方案 ，着重对频率电路和精密检相电路进行了较为深入的分析与讨论。针对大小角度、零点漂移和信号幅度等原因引起的测量误差 ，本文提出了具体的解决措施 ，提高了数字检相电路的测相精度和稳定性 ，最后给出了测试方法和测试结果
相位法激光测距是利用发射的调制光和被目标反射的接收光之间光强的相位差包含的距离信息来实现对被测目标距离的测量 ，由于采用调制和差频测相等技术 ，具有测量精度高的优点 ，广泛用于有合作目标的精密测距场合。本文所述电路系统即是利用相位式激光测距原理 ，结合光纤光路系统实现对储油罐等大型容器的远距离液位测量［ 1］。
电路系统设计方案基于相位激光测距原理的光纤液位计原理框图如图 1所示。 电路系统由频率综合电路、激光调制驱动电路、光电接收低噪声放大电路、混频电路、数字检相电路和单片机电路组成。方案采用“双路比相法”设置内外光路 ，经 f L高频调制的光波分两路通过光纤光路进入容器 ，内光路从容器顶部反射 ，以此为基准信号 e ’ r ，外光路从待测液面反射 ，作为测距信号 e ’ r ，外光路从待测液面反射 ，作为测距信号 e ’ m ，e ’ r 和 e ’ m 被光电接收管接收 ，经低噪放大器后还原为高频调制波 ， 再经混频器与 f M 混频后成为 2路中频信号 er 和 em ， er 和 em的相位差反映了距离 S ，而待测液位高度 h= H- S。 经过由内外光路直接比相后 ，可以消除光路和电路的附加相移对系统误差的影响。
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