由于传统的激光测距性能检测必须到室外对目标靶进行检测,并且受到天气条件的限制,使得技术普查和日常维护受到很大的制约。为了克服以上问题,笔者设计了一种基于AVR单片机的激光测距机综合性能检测设备,借助该设备,对不同型号的激光测距机完成测距精度、测距能力、测距逻辑、单脉冲能量等的数字化检测,大大提高了检测效率和测试精度。

1设计方案

本方案的基本思想基于模拟激光测距机的工作原理和激光传输过程,激光测距机在工作时,首先从其发射通道发射一激光脉冲,经过大气传输照射在被测物体上,然后漫反射,激光测距机的接收通道接收到漫反射的激光回波,激光测距机内部安装有激光脉冲的发射、接收和计时模块,根据激光脉冲从发射到返回的时间可以计算出其走过的距离,从而得到被测目标和激光测距机之间的距离。而本方案的综合性能检测设备与激光测距机的接收、发射通道相对应,分别提供发射、接收通道,检测设备内部也相应设置计时模块,实现相对应一定距离上的目标回波时间、能量的双重模拟,即可由检测设备代替目标模拟回波脉冲,实现激光测距机测距性能的自动化、数字化检测,综合性能检测设备总体构成如图1所示。

2系统结构框图

综合性能检测设备电路原理框图如图2所示。

主要包括微处理器系统、面板显示及按键控制电路、精密延时信号发生器、窄脉冲功率驱动及发光强度控制电路、精密测时器、激光脉冲同步器、激光脉冲能量探测器及前置放大器、高速数据采集转换器及打印机控制电路等。

3关键技术

3．1 “双频双光路耦合”法实现激光测距性能的综合测试

本方案的基本思想是将目标漫反射的远方目标回波由半导体激光器模拟,当模拟该回波的光谱和空间特性后,即可驱动激光器的逻辑单元工作。而激光脉冲相应距离上的飞行时间则由精密延时模块实现。这样将激光脉冲在空间的延迟特性转换为时间特性,从而将远方目标从一定距离拉近到被测仪器前端,代替了激光测距机性能检测必须要有远方的实际合作目标的传统检测方法。如图3所示。

3．2测距逻辑的检测

当检测设备接收到“取样”脉冲后即控制精密延时器开始计时,AVR单片机控制精密延时器分别发出1个、2个、3个模拟回波脉冲信号,这几个模拟回波在时间上对应不同的目标距离,这样在激光测距机的接收通道上就可以接收到几个激光脉冲,操作激光测距机的“选通”旋钮,分别对其显示,即可判断激光测距机的测距逻辑和距离选通功能是否正常,具体实现方法见图4。