CN203037846U - 一种相位式激光测距仪的光接收单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于激光测距技术领域，特别涉及一种相位式激光测距仪的光接收单元。单片机小型嵌入式系统的输出与两路数字合成电路相连。激光接收管与自动增益电路连接，放大后的信号与本振数字合成产生的调制信号接入测量混频器，主振数字合成与本振数字合成的调制信号接入参考混频器，两路混频器的输出信号连接信号调理电路，经调理整形后输入单片机。本实用新型可实现接收电路的增益随接收信号的强弱自动调节，提高了电路的工作稳定性和适用性。采用混频器可降低测量信号的频率，同时保持相位信息不变，提高了测相的分辨率。
Description
技术领域
本实用新型属于激光测距技术领域，特别涉及一种相位式激光测距仪的光接收单元。
背景技术
在激光测距技术中，相位式激光测距技术由于具有精度高、功率小、分辨率高、抗干扰能力强等优点，在测量领域内得到了广泛的应用。在相位式激光测距中，由于受半导体激光器发射功率、收发距离远近等各种因素的影响，接收电路接收到的光信号强弱变化范围很大，如不进行适当的调整，会影响后续电路的正常工作。此外，调制后的激光信号频率较高，如直接对发射回的高频信号进行相位测量，误差往往较大。因此，相位式激光测距中的光接收单元对整个测距仪的工作有着很大的影响，提高其精度和工作稳定性有重要意义。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种自动调节增益的高精度相位式激光测距仪的光接收单元。
本实用新型通过以下技术方案来实现：
该控制单元包括单片机小型嵌入式系统、数字合成电路、自动增益电路、混频器和信号调理电路。
各部分的连接关系为：
单片机小型嵌入式系统的输出与两路数字合成电路相连。激光接收管与自动增益电路连接，放大后的信号与本振数字合成产生的调制信号接入测量混频器，主振数字合成与本振数字合成的调制信号接入参考混频器，两路混频器的输出信号连接信号调理电路，经调理整形后输入单片机。
所述单片机小型嵌入式系统采用MSP430单片机，其最小系统电路包括复位电路、ISP下载线接口电路、显示频和贴膜键盘等。
所述数字合成电路由两片AD9850组成，一片产生主振调制信号，一片产生本振调制信号。
所述自动增益电路主要由两片AD603组成，两片AD603级联，级间采用电容耦合。
所述混频器主要由两片SRA-8组成，一片进行测量混频，一片进行参考混频。
所述信号调理电路主要由低通滤波器、比较器和或非门组成，两路混频信号分别经过低通滤波，再由比较器转换为方波，两方波信号通过或非门输出一个占空比与两信号相位差相关的方波。
本实用新型的有益效果为：
由于此接收单元具有可自动调节增益的功能，接收电路的增益可以随接收信号的强弱进行自动调节，提高了电路的工作稳定性和适用性。采用集成的混频器芯片，简化了电路结构，混频后测量信号的频率降低，而相位信息不变，大大提高了测相的分辨率，可提高测距仪的精度。
附图说明
图1是所述光接收单元的结构框图。
图2是所述光接收单元的工作流程图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种相位式激光测距仪的光接收单元，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
如图1所示为整个光接收单元各模块的结构图。包括单片机小型嵌入式系统、数字合成电路、自动增益电路、混频器和信号调理电路。
各部分的连接关系为：
单片机小型嵌入式系统的输出与两路数字合成电路相连。激光接收管与自动增益电路连接，放大后的信号与本振数字合成产生的调制信号接入测量混频器，主振数字合成与本振数字合成的调制信号接入参考混频器，两路混频器的输出信号连接信号调理电路，经调理整形后输入单片机。
所述单片机小型嵌入式系统采用MSP430单片机，其最小系统电路包括复位电路、ISP下载线接口电路、显示频和贴膜键盘等。
所述数字合成电路由两片AD9850组成，一片产生主振调制信号，一片产生本振调制信号。
所述自动增益电路主要由两片AD603组成，两片AD603级联，级间采用电容耦合。
所述混频器主要由两片SRA-8组成，一片进行测量混频，一片进行参考混频。
所述信号调理电路主要由低通滤波器、比较器和或非门组成，两路混频信号分别经过低通滤波，再由比较器转换为方波，两方波信号通过或非门输出一个占空比与两信号相位差相关的方波。
当测距信号（激光束）遇到反射物体返回后，其随后由激光接收电路接受，激光束经过激光接收管进入自动增益电路进行放大，经过放大后的信号与数字合成电路AD9835产生的本振数字信号一起进入测量混频器，而数字合成电路AD9835生成的本振数字信号与与其同时生成的主振数字信号则一同进入参考混频器，混频器的输出分为上变频与下变频，这里我们根据需要使用下变频信号，即两个信号的乘积的频率较小的信号，从而混频器会生成两路包含测距信号（激光束）相位偏差的低频信号，由于混频器的输出信号范围与单片机中A/D转换的模拟输入信号范围不同，因此采用信号调理电路将含测距信号（激光束）相位偏差的低频信号变为一个占空比与两信号相位偏差相关的方波，从而进入单片机MSP430进行处理。
如图2所示为整个光接收单元的工作流程图。系统在初始化后会首先检测是否发射激光才能继续往下进行。所以如果没有发射激光（即没有按下发射激光按钮）时，系统无法继续采样以及计算等过程。在这种情况下，通过延时程序进行等待。如果检测到发射激光按钮已被按下，程序就接着判断采集的时刻是否已到，若到了就开始启动激光接收管开始采集数据。经过放大，混频以及运算后的信号数据送到单片机上实时显示，同时把数据存入数据存储芯片，等待这次测量完后把数据送到电脑存盘或做进一步数据处理。
Claims (1)
1.一种相位式激光测距仪的光接收单元，其特征在于：包括单片机小型嵌入式系统、数字合成电路、自动增益电路、混频器和信号调理电路；
各部分的连接关系为：
单片机小型嵌入式系统的输出与两路数字合成电路相连；激光接收管与自动增益电路连接，放大后的信号与本振数字合成产生的调制信号接入测量混频器，主振数字合成与本振数字合成的调制信号接入参考混频器，两路混频器的输出信号连接信号调理电路，经调理整形后输入单片机；所述单片机小型嵌入式系统采用MSP430单片机，其最小系统电路包括复位电路、ISP下载线接口电路、显示屏和贴膜键盘；所述数字合成电路由两片AD9850组成；所述自动增益电路主要由两片AD603组成；所述混频器主要由两片SRA-8组成；所述信号调理电路主要由低通滤波器、比较器和或非门组成。
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