CN201984161U - 一种基于时变阈值的激光探测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于激光探测电路抗干扰技术领域，具体涉及一种基于时变阈值的激光探测电路。包括主波探测电路，回波探测电路，以及与主波、回波探测电路相连的测距电路；在主波探测电路和回波探测电路之间的可变阈值产生电路，包括时变阈值发生器和数模转换器，时变阈值发生器根据设定时间和电压值向数模转换器发送不同的阈值信号，数模转换器将接收到的阈值信号转换为模拟信号；数模转换器输出的模拟信号发送到回波探测电路的比较器中。本实用新型提出了激光探测电路，解决了激光器存在漏光的问题，能够将漏光信号和目标反射信号区分开。
Description
技术领域
本实用新型属于激光探测电路抗干扰技术领域，具体涉及一种基于时变阈值的激光探测电路。
背景技术
激光探测电路通常包括主波探测电路，回波探测电路，以及测距电路。主波探测电路用来记录激光发射的时刻，回波电路用来记录激光打到目标反射回来的时刻，测距电路用来计算主波和回波电路记录的两个时刻的差值t，然后运用光速计算出目标的距离，如图1所示。主波电路和回波电路探测到的激光信号均为模拟信号，如图中实线所示。通过设定比较器的阈值(图中虚线)将其变为数字信号。由于激光的后向散射原理，回波电路会探测到两个尖峰，前边一个为回波饱和信号，后边一个才是目标信号。变为数字信号后传给测距电路，测距电路通过算法会将回波信号的第一个上升沿去除掉，只保留第二个，通过计算主波的上升沿与回波第二个上升沿得出时间差t进而实现距离的测量。以上所述为理想状态下测距原理，即激光器在一个发光周期内只发射一个脉冲。
实际应用中，由于激光器的发光基模存在缺陷，导致在每一个发光周期内除了一个强脉冲外，还有一串低强度的脉冲信号，称之为漏光小信号，这就导致无论是主波探测还是回波探测都会受到漏光小信 号的干扰，如图2所示。主波电路可以依靠提高阈值的方法将这一串低强度的脉冲信号滤除。但回波电路一旦提高阈值虽然可将一串低强度的光信号滤除，但远距离的目标弱信号也会被滤除，从而影响运距离测距。若不提高阈值就会出现图2中的情况，由于回波探测电路使用的是恒定阈值，这就使得回波探测电路将这一串过了阈值的小强度信号误认为是目标反射信号，由于存在多个回波信号上升沿，测距电路无法准确测出时间差，使激光测距值发生跳动变化，造成测距数据不准。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决漏光信号和目标反射信号难以区分的问题，提供一种基于时变阈值的激光探测电路。
本发明是这样实现的：
一种基于时变阈值的激光探测电路，包括主波探测电路，回波探测电路，以及与主波、回波探测电路相连的测距电路；其中，在主波探测电路和回波探测电路之间增加了可变阈值产生电路，所述可变阈值产生电路又包括时变阈值发生器和数模转换器，所述时变阈值发生器根据设定时间和电压值向数模转换器发送不同的阈值信号，所述数模转换器将接收到的阈值信号转换为模拟信号；数模转换器输出的模拟信号发送到回波探测电路的比较器中。
如上所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其中：所述基于时变阈值的激光探测电路中的数模转换器，使用DA转换器AD7845BQ，用来将CPLD芯片输出的阈值数字信号转换为模拟信号；使用两个放 大器和精密电压基准为数模转换器提供电压基准。
如上所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其中：所述两个放大器均使用LF156J。
如上所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其中：所述精密电压基准使用AD581SH。
如上所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其中：所述回波探测电路中的比较器使用MAX913ESA。
本发明的有益效果是：
1.本实用新型提出了一种基于时变阈值的激光探测电路，在激光器存在漏光这一问题时，能够更好的将漏光信号和目标反射信号区分开。
2.该激光探测电路通过CPLD电路，DA转换电路，产生一种时变的阈值电压，将其作用于探测电路中的比较器上，使得激光器漏光信号和真实的目标反射信号在时变阈值的控制下区别出来后，将漏光信号滤除掉，将真实的目标反射信号提取出送往测距系统，设计简单、结果准确可靠。
附图说明
图1是基于理想激光器发光波形的激光探测示意图；
图2是传统的基于实际漏光激光器发光波形的激光探测示意图；
图3是本实用新型提出的一种基于时变阈值的激光探测示意图；
图4是基于时变阈值的激光探测电路框图；
图5是图4中可变阈值产生电路图；
图6是时变阈值电路仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型提出的一种基于时变阈值的激光探测电路进行介绍：
如图3、4所示，一种基于时变阈值的激光探测电路，包括主波探测电路，可变阈值产生电路，回波探测电路，以及与主波、回波探测电路相连的测距电路；可变阈值产生电路又包括时变阈值发生器和数模转换器，其中，时变阈值发生器根据设定时间和电压值向数模转换器发送不同的阈值信号，数模转换器将接收到的阈值信号转换为模拟信号；数模转换器输出的模拟信号发送到回波探测电路的比较器中。
如图5所示时变阈值发生器通常使用CPLD芯片，例如选用EPM9320ALI84-10，主波信号(强脉冲信号)以及激光器的发控信号由CPLD芯片的一个IO口输入。CPLD芯片接收主波信号强脉冲上升沿后，开始计时，3us的范围内通过CPLD芯片10个IO口输出0101000111(十进制为327，对应的模拟信号为3V)给后续的数模转换器；3us后，在相同的10个IO口输出数字信号0111010110(十进制为470，对应的模拟信号为0.8V)，直到下一个主波信号的上升沿的到来。为了使CPLD芯片正常工作，还需使CPLD芯片外接晶振和电源，此为本领域技术人员的公知常识。阈值改变的时间点以及阈值的选择也可更换为其他值，可根据实际情况的不同或有限次实验来设定，此为本领域技术人员的公知常识。
所述可变阈值产生电路中的数模转换器，可选用DA转换器AD7845BQ，用来将CPLD芯片输出的阈值数字信号转换为模拟信号。使用两个放大器(可选LF156J)和精密电压基准(可选AD581SH)用来提供DA转换器所需的电压基准。如图4所示，DA转换器输出的模拟信号发送给激光测距电路中的比较器(可选MAX913ESA)。
与传统的恒定阈值APD探测电路相比，本实用新型提出的一种基于时变阈值的激光探测电路滤除了漏光信号，且使激光测距成像有了明显改进。仿真结果如图6所示，其中CP为晶振，q1为计时器，q为输出的10为数字信号(这里用十进制表示)。q的输出信号中327段为输出3V的阈值，470段为输出0.8V的阈值。输出327段的时间为3us，由计数器q1计算3us。改进前在对近距离目标进行测距时，经常出现距离数据不准确的现象，导致成像无法看清物体的轮廓，改进后此现象消失。
本探测电路可通过新增电路板实现，新增电路板包括一片CPLD芯片、DA转换器，两个放大器，一个电压基准，电路板总面积大约为8cm×4cm。本发明的试验器件容易购买，价格低廉。在试验过程中，电路工作稳定，试验安全系数高。
Claims (5)
1.一种基于时变阈值的激光探测电路，包括主波探测电路，回波探测电路，以及与主波、回波探测电路相连的测距电路；其特征在于：在主波探测电路和回波探测电路之间增加了可变阈值产生电路，所述可变阈值产生电路又包括时变阈值发生器和数模转换器，所述时变阈值发生器根据设定时间和电压值向数模转换器发送不同的阈值信号，所述数模转换器将接收到的阈值信号转换为模拟信号；数模转换器输出的模拟信号发送到回波探测电路的比较器中。
2.根据权利要求1所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其特征在于：所述基于时变阈值的激光探测电路中的数模转换器，使用DA转换器AD7845BQ，用来将CPLD芯片输出的阈值数字信号转换为模拟信号；使用两个放大器和精密电压基准为数模转换器提供电压基准。
3.根据权利要求2所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其特征在于：所述两个放大器均使用LF156J。
4.根据权利要求2所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其特征在于：所述精密电压基准使用AD581SH。
5.根据权利要求1所述的一种基于时变阈值的激光探测电路，其特征在于：所述回波探测电路中的比较器使用MAX913ESA。
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| CN2010205110132U CN201984161U (zh) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | 一种基于时变阈值的激光探测电路 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110967682A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-07 | 成都英飞睿技术有限公司 | 一种多脉冲激光测距电路和方法 |
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