[发明专利]循环式多脉冲激光测速雷达与控制方法

说明书

技术领域

本发明循环式多脉冲激光测速雷达与控制方法，涉及能精确地快速测量运动物体的运动速度的一种循环式多脉冲激光测速雷达。

背景技术

目前市场上出现的激光测速雷达，其测量原理大多数是单脉冲方式，单脉冲激光测速是采用单个脉冲激光对运动物体进行测量，向运动物体发射一个脉冲激光，接收其回波，计算出物体与激光器之间的距离，间隔了很短的时间后，再向运动物体发射一个脉冲激光，接收其回波，计算出两者的第二个距离，再利用矢量三角形计算出两个位置间的距离，用这个距离除以两个脉冲激光的时间间隔，从而得出被测物体运动速度。由于光速很大，激光来回时间很短，而测量仪器的反应时间同激光来回传播的时间相比较，可以达到同等量级，因此单脉冲激光测量对脉冲往返时间的测量误差较大，对两次距离的测量误差就会较大，同样利用矢量三角形计算出两个位置间的距离误差也较大，因此不能做到精确测量物体的运动速度，其应用范围受到了一定的限制。

发明内容

本发明循环式多脉冲激光测速雷达与控制方法，目的在于提供一种循环式多脉冲激光测速雷达，该雷达能快速精确测量运动物体的运动速度，提高测量精度，有效地减小测量误差。

为达到上述目的，本发明循环式多脉冲激光测速雷达与控制方法，系统包括直流电源、LED显示屏显示电路、和控制电路，由直流电源提供直流电给控制电路。所述控制电路包括TA89C52单片机、晶体振荡电路、锁相环电路、激光触发器、脉冲激光器、伺服机构、激光接收器、信号放大电路、透镜Ⅰ和透镜Ⅱ。其中，LED显示屏与控制电路中的单片机TA89C52连接，伺服机构的一端与脉冲激光器连接，另一端与激光接收器相连。所述控制电路还包括型号为MAX7000B的在线可编程逻辑计数电路；晶体振荡电路通过锁相环电路和在线可编程逻辑计数电路MAX7000B与单片机TA89C52连接，锁相环电路产生高稳定度振荡信号后，通过在线可编程逻辑计数器MAX7000B送入单片机TA89C52进行控制，单片机TA89C52通过激光触发器和脉冲激光器与透镜Ⅰ相连，透过透镜Ⅰ聚焦后发射激光束；所述激光接收器的一端与透镜Ⅱ相接，另一端与信号放大器相连，激光束由透镜Ⅱ聚焦后进人光电转换器，转换成电信号后再送入信号放大器进行放大，信号放大器的输出端与在线可编程逻辑计数器MAX7000B的输入端相连，信号放大后送入在线可编程逻辑计数器MAX7000B中，经过在线可编程逻辑计数器MAX7000B后，再送入单片机TA89C52进行控制。

在上述技术方案中，本发明循环式多脉冲激光测速雷达与控制方法，对运动物体两个位置与激光器之间距离的测量，采用首尾相接循环多脉冲激光测距。每一次测量过程是，先设定多脉冲循环的时间，即单片机输出一个时间相对较长的脉冲信号，在此时间间隔内，计数器1和计数器2开始计数，直到脉冲结束。晶体振荡器通过锁相环电路产生高稳定度振荡信号作为基准时间的时钟信号，.本发明采用50MHZ晶体振荡器通过锁相环电路6倍频产生高稳定度300MHZ振荡信号，其震荡周期为3乘10的九次方分之一秒，达到飞秒量级。时钟信号经过在线可编程逻辑计数器MAX7000B启动单片机TA89C52，单片机TA89C52启动激光触发器，激光触发器的触发信号触发脉冲激光器，透过透镜Ⅰ向被测物体发射激光束，该脉冲激光束经被测物体反射后，形成回波束由透镜Ⅱ聚焦后照射到激光接收器上，在激光接收器中进行光电转换，转换成电信号后再送入信号放大器，信号放大后送入在线可编程逻辑计数器MAX7000B中，经过在线可编程逻辑计数器MAX7000B后由单片机TA89C52控制，再启动触发信号，由激光触发器再次触发脉冲激光器，向被测物体发射脉冲激光束，形成回波，再次接收，如此循环往复。直到设定的多脉冲循环时间结束，而设定的多脉冲循环时间的计算，是利用在线可编程逻辑计数器MAX7000B内部计数器2记下此段时间内时钟脉冲个数，乘以时钟脉冲周期，即得到多脉冲循环设定时间。在此时间内，在线可编程逻辑计数器MAX7000B内部计数器1对脉冲激光束往复的次数进行计数，用此设定的多脉冲循环时间除以两倍往返次数即得到测量的平均时间，再乘以光速即得运动物体第一个位置与激光器之间的平均距离。第二次测量重复第一次的过程，得到运动物体第二个位置与激光器之间的平均距离。由于循环发射的激光脉冲个数达到10的五次方量级，所以采用本发明的首尾相接循环多脉冲激光测距的技术方案，电子器件反应时间引起的误差可以忽略，和单脉冲方式相比，极大地减小了测量误差，提高了测量精度。