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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃天勇
論文名稱:偵測距離控制之信號分析與電路設計
論文名稱(外文):The signal control analysis and circuit design for range finder
指導教授:陳明飛陳明飛引用關係
指導教授(外文):Chen Ming-Fei
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機電工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:雷射測距鎖相迴路電壓控制振盪電路
外文關鍵詞:Laser range finderPLLVCO
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以現今雷射測距技術而言,分成相位法與脈衝法兩個主要的研究方向,前者用於高精度短位移之量測;後者則是長距離量測。本研究將主要研究高精度短距離之量測技術,因此相位式測距技術將是本研究之主要核心。
在測距系統中,主要分成光學與電子訊號處理兩個主要系統,本研究僅進行電子訊號處理系統方面的研究。電路系統由電射驅動電路、頻率產生電路、混頻電路、光接收電路、相位邏輯電路及顯示電路所組所組成。在混頻電路中利用超外差的方法來做降頻,使得在相位上能測到較精細的相位差,進而提高系統的精確度。
首先,利用具有自動功率增益的雷射驅動電路,加載由頻率產生電路所產生的10MHZ的頻率,經雷射光束發射由接收端接收。其次由頻率產生電路所產生的9.99MHZ頻率,個別和接收端與發射端的10MHZ頻率,經由各自混頻電路做混頻,再取出10K差頻。最後將發射與接收的10K差頻,送入相位計中計數相位差的結果,並將結果送到顯示電路顯示。
Recently, two major research projects of the laser range finder which are phase and pulse method, were investigated。In general, the former is the short distance measurement with high resolution, and the latter is for long distance measurement. In this research we look at the high resolution and short position measuring. Therefore, the phase method will be presented.
A laser range finder has two major parts which are the optical and signal process systems. Our focus will be on the signal process in this research. The presented system consists of the laser driver circuit , frequency generating circuit, opto-detecting circuit, and the display circuit。From our studies the high resolution laser range finder with the superheterodyne method by means of missing and knocking down the frequency were presented.
Firstly, the photo-detector receives the laser beam emitted by the auto-power control circuit, and it loads a signal that is generated by the frequency generating circuit with 100 MHz. Secondly, the frequency generating circuit also obtains a signal at 9.99 MHz, and both of receiver and emission have a 10 kHz signal frequency difference between the 10 MHz and 9.99 MHz. Finally, the phase meter counts the phase difference in phase between emission and receiver, and then it would display on the LCD.
第一章 緒論
1-1 前言..................................................1
1-1-1 雷射原理與特性....................................2
1-1-2 雷射的種類........................................3
1-2 雷射測距的應用........................................4
1-3 研究動機與目的........................................6
1-4 相關文獻回顧探討......................................6
1-5 研究方法..............................................7
1-6 論文架構..............................................8
第二章 雷射測距系統與原理................................10
2-1雷射測距原理..........................................10
2-1-1 三角測距法.......................................11
2-1-2 脈衝測距法.......................................11
2-1-2-1 脈衝式時間點判別法.............................14
2-1-2-2 時間量測...................................16
2-2 雷射光大氣傳輸與測量距離的關係.......................19
2-2-1 測距方程.........................................20
第三章 相位式雷射測距電路設計............................21
3-1 相位雷射測距系統架構.................................21
3-2 超外差法.............................................23
3-3 發射電路設計.........................................24
3-3-1 雷射驅動電路.....................................24
3-4 接收電路設計.........................................27
3-4-1 光電二極體.......................................28
3-4-2 光電檢測器的種類.................................32
3-4-3 光二極體的偏壓方式...............................33
3-4-4 光接收電路.......................................34
3-5 振盪電路設計.........................................36
3-5-1 主振電路.........................................36
3-5-1-1 鎖相環路.....................................37
3-5-1-2 鎖相IC MC145152..............................42
3-5-1-3 頻率合成電路.................................45
3-5-2 本地振盪電路.....................................47
3-6 混頻電路設計.........................................50
3-6-1 混頻電路.........................................50
3-6-2 弦波轉方波電路...................................51
3-7 相位計設計...........................................52
3-7-1 Altera EMP7128...................................53
3-7-2 相位差時序.......................................53
3-7-3 相位邏輯電路.....................................55
3-8 顯示電路設計.........................................57
3-8-1 程式流程.........................................57
第四章 電路功能驗証......................................61
4-1 雷射二極體驅動電路...................................61
4-2 頻率產生電路分析.....................................62
4-2-1 環路濾波器電路分析...............................62
4-3 頻率產生電路.........................................65
4-4 混頻電路功能驗証.....................................71
4-5 光二極體接收電路功能驗証.............................71
4-6 相位邏輯電路模擬.....................................72
4-7 顯示電路.............................................75
第五章 結論與未來展望....................................76
5-1 結論.................................................77
5-2 展望.................................................77
參考文獻.................................................78
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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