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与激光测距技术“结缘”的光电探测器

时间:2021-11-20 21:46:02 来源:ror体育app 点击:

本文摘要:激光测距(Laserranging)是最先在军事上获得运用的激光技术,并且早已沦为国防科研的最重要课题之一。同时,激光测距也是激光GPS、激光追踪、激光三维光学、激光雷达等高端技术的前提。 世界上第一台激光器,是由美国休斯飞机(HughesAircraft)公司的科学家梅曼于1960年首先研制成功的,美国军方迅速就在此基础上积极开展了对军用激光装置的研究。 1961年,第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验,此后激光测距仪迅速就转入了简单环境中。

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激光测距(Laserranging)是最先在军事上获得运用的激光技术,并且早已沦为国防科研的最重要课题之一。同时,激光测距也是激光GPS、激光追踪、激光三维光学、激光雷达等高端技术的前提。  世界上第一台激光器,是由美国休斯飞机(HughesAircraft)公司的科学家梅曼于1960年首先研制成功的,美国军方迅速就在此基础上积极开展了对军用激光装置的研究。

1961年,第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验,此后激光测距仪迅速就转入了简单环境中。  20世纪七十年代,美国军方的阿波罗计划中,曾多次用于激光测距技术测量地球与月球的距离,接收端用于的是雪崩光电二极管(APD)单光子探测器。

  根据基本原理,构建激光测距的方法有两大类:飞行中时间(timeofflight,TOF)测距和非飞行中时间测距。其中,明确的常用方法有脉冲式激光测距法、三角激光测距法和振幅式激光测距法。  脉冲式飞行中时间测距法  脉冲式测距是激光技术最先应用于测绘领域中的一种测量方式。

由于激光收敛角小,激光脉冲持续时间很短,瞬时功率很大可约兆瓦以上,因而可以超过极远的测程。一般情况下不用于合作目标,而是利用被测目标对光信号的漫反射来测距。测量距离可回应为:  式中D为所测量的距离,c为光在空气中传播的速度,Delta;t为光波信号在测距仪与目标来往的时间。

  一般在非精密测量中,光在空气中的传播速度所取真空中的3×108m/s(现代物理学通过对光频率和波长的测量给定的准确值为2.99792458×108m/s),若在精密测量中可参照空气的状态展开修正获得准确值。所以只要测出Delta;t的值就可以获得距离D。

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  脉冲激光的升空角小,能量在空间比较集中于,瞬时功率大,利用这些特性可做成各种中远距离激光测距仪、激光雷达等。目前,脉冲式激光测距广泛应用在地形地貌测量、地质勘探、工程施工测量、飞行器高度测量、人造地球卫星涉及测距、天体之间距离测量等方面。  另外,脉冲测距方法也可通过与其他手段融合,更佳的提升测量范围和测距精度,如:脉冲测距法与TCSPC技术相结合、脉冲啁啾调制、多频率脉冲测距等。

  振幅式激光测距法  振幅式激光测距一般来说适应环境于中短距离的测量,测量精度可约毫米、微米级,也是目前测距精度最低的一种方式,大部分短程测距仪都使用这种工作方式。  振幅式测距则是将一调制信号对升空光波的透射展开调制,通过测量相位差来间接测量时间,较必要测量来往时间的处置可玩性减少了许多。  此时距离的计算公式可回应为:  式中-信号来往测距仪与目标之间一次所产生相位差为phi;,lambda;为调制信号的波长。  式中的lambda;/2称作测量尺,即当振幅变化为2pi;时所对应的距离。

可以显现出当自由选择的调制频率不同时,所能测到的仅次于距离是有所不同的。


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