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標(biāo)題: 基于HT32F52352低成本激光相位法測(cè)距儀 [打印本頁(yè)]

作者: tangwubing 時(shí)間: 2025-2-12 14:45
標(biāo)題: 基于HT32F52352低成本激光相位法測(cè)距儀
本帖最后由 tangwubing 于 2025-2-12 14:47 編輯







目前某一個(gè)寶大多數(shù)激光測(cè)距儀測(cè)量使用相位而不是脈沖（飛行時(shí)間，TOF）方法來(lái)測(cè)量距離
最簡(jiǎn)單的方案是使用兩個(gè)頻率，在低頻下大約確定到物體的距離（但最大距離仍然有限），
在高頻率下用所需的精度確定距離 - 與測(cè)量相移的精度相同，當(dāng)使用高頻時(shí)，距離測(cè)量精
度會(huì)明顯更高。由于有相對(duì)簡(jiǎn)單的方法可以高精度地測(cè)量相移，因此這種測(cè)距儀的距離測(cè)量精度可以達(dá)到
0.5 mm。這是需要高測(cè)量精度的測(cè)距儀中使用的相位原理。
然而，該方法也有缺點(diǎn) - 連續(xù)工作的激光器的輻射功率明顯低于脈沖激光器的輻射功率，
這不允許使用相位測(cè)距儀來(lái)測(cè)量大距離。此外，以所需的精度測(cè)量相位可能需要一定的時(shí)
間，這限制了設(shè)備的性能。為了提高精度，有必要增加激光輻射的調(diào)制頻率。然而，測(cè)量?jī)蓚€(gè)高頻

信號(hào)的相位差是相當(dāng)困難的。因此，在相位測(cè)距儀中，經(jīng)常使用外差信號(hào)轉(zhuǎn)換。這種測(cè)距
儀的框圖如下所示。我正在考慮的激光測(cè)相方法。

1、硬件說(shuō)明激光測(cè)距儀主控板依功能可區(qū)分為主控MCU電路、電源控制電路、加速度傳感器電路、APD高壓偏置電路、振蕩信號(hào)耦合電路、激光調(diào)制發(fā)射電路；主控MCU電路包含上述所說(shuō)的HT32F52352與周邊基本電路；電源控制電路包含USB供電、電池充電管理、芯片電源穩(wěn)壓等，電源相關(guān)控制；通過(guò)加速度傳感器電路可得到產(chǎn)品目前的姿態(tài)，計(jì)算出角度可以再進(jìn)行更多不同模式的計(jì)算，例如一次勾股、二次勾股、垂直測(cè)量、水平測(cè)量等等；APD高壓偏置電路負(fù)責(zé)提供激光接收所需的電壓，通過(guò)控制電壓可調(diào)整激光回波接收的靈敏度；振蕩信號(hào)耦合電路為激光發(fā)射時(shí)，疊加上一高頻信號(hào)，并在激光接收回波時(shí)，使用一頻率與回波信號(hào)進(jìn)行耦合，通過(guò)差頻測(cè)相取得回波信號(hào)相位；激光調(diào)制電路為調(diào)整激光發(fā)射時(shí)的功率控制。本激光測(cè)距儀采用相位測(cè)量法，因此使用兩顆激光發(fā)射頭(內(nèi)、外光路)，并由同一接收頭接收激光的回波信號(hào)，通過(guò)內(nèi)、外兩路不同的激光信號(hào)相位差可推算出測(cè)距儀與物體之間的距離，當(dāng)測(cè)距儀與物體之間距離較短時(shí)，內(nèi)、外光路的相位差值較小，反之若物體較遠(yuǎn)時(shí)，內(nèi)、外光路的相位差值會(huì)增加。相位計(jì)算需使用到快速傅里葉變換(FFT)，并使用多個(gè)不同頻率對(duì)同一距離的待測(cè)物進(jìn)行測(cè)量，才可取得準(zhǔn)確的距離。

2、激光回波信號(hào)采集
激光測(cè)距儀回波信號(hào)頻率為10kHz的正弦信號(hào)，使用HT32F52352內(nèi)建的ADC搭配PDMA功能，可快速且精準(zhǔn)的捕捉激光的回波信號(hào)。
本算法利用4個(gè)不同頻率的光調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)測(cè)距，每一個(gè)測(cè)尺的回波信號(hào)分別再對(duì)應(yīng)內(nèi)光路和外光路兩段信號(hào)，通過(guò)計(jì)算外光路和內(nèi)光路信號(hào)之間的相位差，即可獲得該段測(cè)尺測(cè)量的距離值。
要實(shí)現(xiàn)一個(gè)測(cè)尺的距離測(cè)量，需要高精度地捕捉內(nèi)外光路信號(hào)的相位差，本算法通過(guò)ADC搭配PDMA準(zhǔn)確地控制ADC捕捉的時(shí)間與間隔，并通過(guò)FFT計(jì)算，得出每段回波信號(hào)的相位值。

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相位式激光測(cè)距模塊拆解.pdf

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相位式激光測(cè)距模塊拆

作者: GlenXu 時(shí)間: 2025-4-20 10:49
最大能測(cè)量多大距離�。�

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