基于相参积累激光扫频干涉液位测量方法研究

工业生产中,容器内液位高度的控制是生产运输过程中对确保设备正常运行和维护人员生命安全具有重要意义。本文提出采用激光扫频干涉测量系统对液位进行测量,该方法具有诸多优势,如测量范围大、非接触式测量、响应速度快和操作便捷等。由于液体对红外光的吸收率相对较高,导致测量系统采集到的回光信号非常微弱,同时信噪比也不够理想。为解决此问题,本文引入相参积累方法,并将其与测量系统相结合,以提高液位检测的精准度。在信号的各个周期中,信号携带的有效信息保持一致,噪声信息是则随机的,因此通过相参积累方法处理后,不仅可以增强信号强度,还可以提升信噪比。再通过扩相频率采样法进行信号的非线性校正,最后对数据进行处理就,即可以获得液位信息。实验结果表明,相参积累方法对增加信号强度与信噪比有显著效果,为解决低信噪比下提升测量精度问题提供了思路。

激光跟踪仪相位法绝对测距研究与设计

基于激光跟踪仪对绝对测距的技术要求,叙述了系统的测量原理,设计了激光相位法测距的激光跟踪仪ADM单元。阐述了基于混频、外差探测和相位测量的差频鉴相式激光测距系统总体设计方案和相关技术,构建了信号发射和接收测量总体系统构架,对信号模块、硬件电路实现和器件选用做了具体描述。进行了系统调试及相关测量实验,结果表明该激光绝对测距单元达到了仪器整体设计指标要求。

舰载浅水激光测深系统研究

本文提出了用于近海浅水区域水深测量的激光双频相位法测量方案 ,采用声光调制 10 6 4nm和 5 32 nm光波分别测量水面和水底距离。在实验室进行了该系统的模拟实验 ,证实了该方案的可行性。

激光测距方法探讨

简述了激光测距中典型的脉冲法、相位法和干涉法的原理和特点,比较了三种方法在精度和测程上的差别,分析其主要应用领域;主要探讨脉冲-相位激光测距法的设计原理和特点。

相位测距非合作目标法在近距离测量中的应用

针对水泥厂大型储料筒料位的测量问题,提出一种利用激光相位测距非合作目标法测量近距离的方案。该方案采用收发同轴结构,以物料表面反射光与发射光相位差来计算物料表面距筒顶距离。根据筒体直径和测得的距离,可计算出筒内现存物料和空间的大小。利用该方案对20m高的圆筒进行测量,误差小于5cm。理论分析与实验表明,该方案可行,可用于近距离非接触测量。

激光的特点及其在测距上的应用

本文介绍了激光的原理及其特点,并由其特点和原理出发,介绍了利用激光进行测距的几种方法。

全相位FFT频率测量在调频激光测距技术中的应用

调频连续波激光测距技术在常见的非合作目标激光测距技术中,目前具有最高的测量精度,其原理是对激光的光频进行线性调制,通过测量发射信号和回波信号的频率差反推目标的距离。因此频率测量精度对于距离测量精度具有决定性影响。传统FFT由于存在频谱泄露,且频谱细化方法从根本上受限于FFT的精度,导致测量精度低。全相位FFT较好的解决了频谱泄露的问题,具有相位不变性。本文提出将全相位FFT方法应用于调频激光测距,采用时移相位差法对频率进行测量,在MATLAB环境下对试验获取的数据进行频率解算并计算目标距离。试验证明,全相位FFT应用于调频激光测距数字信号处理时,在大于50m距离处测距误差小于0.3mm,达到了良好的应用效果。

相位式激光测距仪的改进设计

文章在分析目前常见的激光测距仪原理和机构的基础上,提出了在相位式测距仪中,利用欠采样技术与同步检测原理改进测相方法,来降低数据处理的复杂程度;同时文中还阐述了利用晶体滤波器和直接数字频率合成计(DDS)进行滤波及产生调制信号,改进测距仪的滤波与调制手段。实验结果表明,采用文中设计方法搭建的测距系统,整体结构和性能均得到了改进,数字化与自动化程度提高,还增强了测距仪的适用性。

激光绝对测距中相位信号的数字处理方法综述

随着工业4.0时代的来临,精密测量的技术发展变得越来越重要。绝对距离测量作为精密测量的一个重要组成部分,其测量精度离不开对信号相位信息的分析,而相位信息一般可以通过数字处理方法来获得。本文介绍了激光绝对距离测量中涉及到的相位信号数字处理方法的相关原理及应用。

激光测距与光速测量实验方法研究

本文给出了采用相位式进行激光测距的实验原理,根据相位式激光测距原理提出了一种激光测距实验方法。在此基础上,通过对实验方法的调整,同时实现了对光速的测量,并对距离测量和光速测量测量的结果进行了误差分析。

船闸水位与水位差值激光检测系统的原理与实践

介绍了激光水位测量的基本原理和实施的方法,对系统组成、硬件配置、软件功能及实际检测数据进行了比较和验证。应用现代激光测距技术对原韩庄二线船闸的水位测量系统进行升级改造,取得了较理想的效果。

基于最小二乘法的相位式激光测距仪

针对传统便携式激光相位测距仪测量精度较低和实时性不够的缺点,设计了一款高精度快速相位式激光测距仪.首先由ARM芯片对回波信号采样并使用最小二乘法求解信号相位;然后根据粗测尺求得待测目标的模糊距离,计算不同频率信号的周期差,构建超定方程组;最后应用最小二乘法求解出待测距离.对2台测距样机和1台K60测距仪在精度为0.18mm的国家标准基线上进行测距比较试验,结果表明:测距仪的平均测量误差不大于0.95mm,标准不确定度不大于0.50mm,平均测距时间不大于1.55s,测距精度和测距速度比K60测距仪都有了较大提升,满足市场上测距仪误差小于2mm和测距时间小于3s的应用要求.

基于飞秒激光纵模间拍信号的高精度绝对距离测量

针对使用单一频率飞秒激光纵模间拍信号测距时测量分辨力和最大非模糊距离之间的矛盾,提出了一种同时使用不同频率的微波信号对距离进行测量并逐级合成测量结果的方法。分别选取频率为100 MHz和1GHz的纵模间拍信号测量目标距离,之后调整飞秒激光器的重复频率,使1GHz的纵模间拍信号频率变化1 MHz后再次测量,借助频率变化进一步得到更大的合成波长,最后将三次测量的结果逐级合成,在扩展最大非模糊距离的同时保证了测量结果的高精度。实验结果表明,这种方法能够将最大非模糊距离扩展到150m,对目标绝对距离的测量结果不确定度为25.8μm。该方法不需要改变光路结构,测量过程简便,能很好地实现大尺寸高精度的绝对距离测量。

飞秒激光合成波长法测距的功率-相位转换误差修正研究

针对飞秒激光合成波长法高精度绝对距离测量中光功率-相位转换效应引起的误差,提出一种基于多项式拟合的误差修正方法,以提高飞秒激光测量系统的测距精度。搭建类迈克耳孙干涉测量系统,经过光电探测后得到飞秒激光模间拍频信号,利用快速傅里叶变换解算拍频信号的相位差,并研究相位差随光功率的变化。结合相位测距技术,将测距结果与长度基准作参考,采用基于最小二乘法的最优多项式拟合形成不同光功率下的测距校正表。实验中以四次谐波进行测量,结果表明:当光功率在1~3 mW变化时,测距误差变化率约为2.7 mm/mW,通过校正技术,在110 mm范围内测距残余误差从±0.25 mm下降到±0.08 mm。该研究可将飞秒激光高精度测距技术应用到室外环境、复杂的工业环境甚至非合作目标等光功率变化较大的测量场合,显著地拓展飞秒激光精密测量的应用范围。

ARM嵌入式支持下高精度脉冲激光测距研究

采用目前方法进行脉冲激光测距时,无法消除正弦函数产生的时间累积误差,存在重构精度低和测距误差大的问题。提出ARM嵌入式支持下高精度脉冲激光测距研究方法,该方法在脉冲激光测距中引入ARM嵌入式高速核处理器,进行多帧相关检测、自适应门限检测和滤波降噪,并通过多点平均法消除脉冲激光测距过程中存在的时间累积误差,在此基础上通过差频测相方式提高脉冲激光测距的精度。实验结果表明,所提方法的重构精度高、测距误差小。