發(fā)布時(shí)間：2022-12-22 20:17

　　脈沖式激光測(cè)距技術(shù)具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、測(cè)量精度高、探測(cè)速度快、抗干擾性好、隱蔽性好、方向性好等特色,被應(yīng)用與星載、機(jī)載、車載等不同場(chǎng)合。硅光電倍增管（Silicon Photo Multiplier,SiPM）作為一種新型的高速光電探測(cè)器件,與傳統(tǒng)探測(cè)器對(duì)比,具有偏壓低、探測(cè)靈敏度高、增益高、溫度敏感性低、對(duì)磁場(chǎng)不敏感等優(yōu)勢(shì),適用于脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)中的回波探測(cè)。基于脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求及SiPM用于回波探測(cè)的優(yōu)勢(shì),本論文設(shè)計(jì)了一套基于SiPM的高精度脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)。圍繞基于SiPM的高精度脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng),文中介紹并比較了幾種常用激光測(cè)距方法,分析了脈沖式激光測(cè)距技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。介紹并分析了SiPM探測(cè)器的工作原理、特性、指標(biāo)等,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了SiPM的探測(cè)性能。對(duì)基于SiPM的高精度激光測(cè)距系統(tǒng)最大測(cè)程、探測(cè)概率與虛警概率、信噪比、系統(tǒng)精度等性能做了具體地分析。對(duì)比分析了不同的時(shí)間測(cè)量方法,介紹了TDC7201時(shí)間測(cè)量芯片的原理及工作方式,對(duì)基于TDC7201的時(shí)間測(cè)量模塊進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),并對(duì)該模塊的測(cè)量范圍、測(cè)量精度、線性度、多回波探測(cè)等性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。搭建了基于SiP... 

【文章頁(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 激光測(cè)距方法概述及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光測(cè)距方法簡(jiǎn)介
        1.2.2 激光測(cè)距技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 SiPM國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第2章 SiPM的回波探測(cè)特性研究
    2.1 常用光電探測(cè)器簡(jiǎn)介
        2.1.1 光電探測(cè)器性能參數(shù)
        2.1.2 PMT簡(jiǎn)介
        2.1.3 APD簡(jiǎn)介
    2.2 SiPM探測(cè)器原理及性能
        2.2.1 SPAD
        2.2.2 SiPM基本結(jié)構(gòu)及工作模式
        2.2.3 SiPM光子探測(cè)原理
        2.2.4 SiPM特性分析
        2.2.5 SiPM與APD、PMT性能對(duì)比
    2.3 SiPM用于回波探測(cè)的優(yōu)勢(shì)分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于SiPM的高精度激光測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 基于SiPM的高精度激光測(cè)距系統(tǒng)介紹
    3.2 基于SiPM的高精度激光測(cè)距系統(tǒng)性能分析
        3.2.1 系統(tǒng)最大測(cè)程分析
        3.2.2 探測(cè)概率和虛警概率
        3.2.3 信噪比
    3.3 基于SiPM的高精度激光測(cè)距系統(tǒng)的誤差分析
        3.3.1 脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)誤差
        3.3.2 脈沖式激光測(cè)距隨機(jī)誤差
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于TDC7201的時(shí)間測(cè)量模塊設(shè)計(jì)
    4.1 時(shí)間測(cè)量方法簡(jiǎn)介
        4.1.1 基本時(shí)間測(cè)量方法
        4.1.2 傳輸線延時(shí)法的實(shí)現(xiàn)方式及對(duì)比
    4.2 TDC7201簡(jiǎn)介
        4.2.1 TDC7201內(nèi)部結(jié)構(gòu)
        4.2.2 TDC7201的工作
        4.2.3 TDC7201其他特性
    4.3 基于TDC7201的時(shí)間測(cè)量模塊硬件設(shè)計(jì)
        4.3.1 模塊整體介紹
        4.3.2 信號(hào)調(diào)理單元
        4.3.3 主控部分
        4.3.4 TDC7201部分
        4.3.5 D/A轉(zhuǎn)換
        4.3.6 電壓轉(zhuǎn)換電路
    4.4 基于TDC7201的時(shí)間測(cè)量模塊軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 模塊主程序設(shè)計(jì)流程
        4.4.2 基于AD5667R的串口通信介紹
        4.4.3 AD5667R的控制子程序
        4.4.4 基于TDC7201的串口通信介紹
        4.4.5 TDC7201的通信及上位機(jī)通信子程序
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于SiPM的高精度激光測(cè)距系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析
    5.1 SiPM探測(cè)性能測(cè)試
    5.2 信號(hào)調(diào)理與時(shí)間測(cè)量模塊測(cè)試
        5.2.1 信號(hào)調(diào)理電路測(cè)試
        5.2.2 晶振對(duì)時(shí)間測(cè)量影響的測(cè)試與分析
        5.2.3 時(shí)間測(cè)量單元性能測(cè)試
    5.3 系統(tǒng)整體性能測(cè)試與分析
        5.3.1 激光測(cè)距測(cè)試系統(tǒng)介紹
        5.3.2 系統(tǒng)精度及線性度測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[9]脈沖式半導(dǎo)體激光測(cè)距儀的設(shè)計(jì)[D]. 喬曉峰.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010



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