基于激光测距的遥测技术研究

摘要

随着经济的发展与科技的进步，许多大型建筑应运而生。安全监测作为建筑物质量的保证，对于大型建筑的安全运行有着不可替代的作用。采用高新技术建立有效、完善的安全监测管理体系，不仅可以实时地掌握建筑的形变信息、分析形变趋势、发现存在的安全隐患，还有利于采取相应的预防措施，降低损失。因此，安全监测工作对大型建筑以及人们的安全显得尤为重要。
　　本文设计了具有可靠性好、易操作、成本低等优势的监测系统，旨在实现对被测对象位移的高精度遥测。本文基于激光测距原理确定了系统的总体方案，并对脉冲激光发射系统、回波信号接收系统以及测时仪进行了设计与分析，具体如下：
　　①采用TTL电路完成了激光器驱动电路的设计，并完成了InGaAs APD的接收电路以及信号整形电路的设计。通过实际电路仿真与测试，成功探测到测时仪所需的脉冲信号源。
　　②利用专业测时芯片 TDC_GP2完成了测时仪对的研究，系统包括芯片TDC_GP2、MSP430单片机和LABVIEW上位机。单片机为TDC_GP2芯片写入控制字，SPI串口完成单片机与TDC_GP2之间的通信，R232串口完成上位机与单片机之间的通信。同时，本文基于 LABVIEW提出了一种对数据处理的筛选平均法，并基本实现了自动化测量、数据处理等工作。最后，利用 FPGA验证了测时仪的精度，实验表明：通过筛选平均法的引入，测时仪的精度可提高至5ps以内，相当于1mm以内的测距精度。
　　③本文通过光纤搭建了激光测距系统，进行了实际模拟测试，并取得了一定的实验效果。
　　在整个系统的设计完成之际，对本系统进行了分析与总结，并指出了系统的不足以及需改进的地方。通过本文的研究，提出了一种基于激光测距的高精度、实用化的遥测系统，为大型建筑安防监管体系的建设打下了基础。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题研究的必要性

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的结构安排

1.4 本章小结

2 激光测距仪总体设计

2.1 研究技术参数要求

2.2 激光测距原理

2.3 激光测距仪方案确定

2.4 本章小结

3 激光发射与接收模块设计

3.1 脉冲激光信号发射模块设计

3.2 回波信号接收模块设计

3.3 本章小结

4 高精度测时仪的研究

4.1 测时基本原理概述

4.2 测时仪的方案确定

4.3 测时仪设计

4.4 测时仪精度考核

4.5 本章小结

5 系统精度测试

5.1 示波器波形显示

5.2 实测数据

5.3 系统误差分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 系统硬件电路图及软件程序框图