手持式激光测距仪研究

　　1引言

　　手持式激光侧距仪是一种安全快捷的、能方便携带的激光测距仪器.适用于家庭装修、仁程装演、房产测绘、卫生监督、城市监察、交通管理、电力，电信‘气象‘林业、农业等行业.它能够简单梢确地测量室内、室外及难于接近部位的距离，可以精确地测量建筑物的高度及室外较长距离。

　　于持式激光测距仪和普通大型的激光测距仪一样也有两种实现方式:脉冲式和相位式。手持侧距仪侧程一般在)}L百米，精度要求在毫米级别。由于相位式能较容易做到毫米级精度所以本设计采用这种方式。它的基本原理是川正弦信号调制发射信号的幅度，通过检测从日标反射的回波信号与发射信号之问的相移来侧量距离二原理可以用如下式子表达:

　　其中:D是测距仪和被测目标之间的距离，是光波在测距仪和被测目标之间传播形成的相位差，是激光调制的频率，是光速。

　　2提高手持测距仪的测程

　　手持激光测距仪一般用电池供电并且要满足人眼安全的要求，所以激光发射功率一般都不大。本文系统采用波长650nm的激光,发射功率为1mW，测程希望达到50m。根据非合作目标接收光功率和距离关系的表达式：

　　其中：是发射功率，是调制度，是发射系统光学透过率，是有效接收面积，是被测距离，是接收系统的光学透过率，是被测物体漫反射率，是测量方向法线夹角，接受光功率。与系统探测器能够探测的最小光功率有关。系统激光的调制度为1，发射系统透过率为0.8，接收系统透过率为0.5，滤光片透过率为0.8 ，目标物的反射率0.5，入射角0度，最小探测功率10-8W，接收物镜直径50mm。根据公式可以计算出测量的距离为3.1m，这很难满足设计的需要。

　　为了能够在发射功率有限的情况下来提高测程，本文采用连续发射的正弦调制的脉冲波来实现。波形如图1所示。

　　从图中我们可以看到激光信号变成周期出现的脉冲波，每个周期中的脉冲都是被正弦波经过振幅调制得到的。

　　与连续发射的正弦波相比，在平均功率相同的情况下，它的功率主要集中在一段脉冲上，利用这些高功率的脉冲段可以有效的提高测程。设脉冲功率为;平均功率为，脉冲宽度为，脉冲重复频率为，则脉冲功率与平均功率关系为：

　　本文采用25M的正弦波8个周期作为一个脉冲，它的脉冲宽度是320ns，重复频率是10K，平均功率1mW，则脉冲功率为312mW。根据公式(2)可知，测距系统可以探测的最大距离R与系统的发射功率Pt的平方根成正比。在其他条件相同的情况下可以把测程提高约18倍，测程可以达到55m。如果进一步降低重复频率就可以把测程提高更多，从而满足不同设计的需要。