Jump to content

    

Импульсный лазерный дальномер

Добрый день!

Надо сделать дальномер, ультрозвуковой не подойдет много ограничений.

Измерение до 30-60 м точность +- 1 мм.

Ясное дело практически ни один процесоор (за разумные деньги) потому как время отклик должно быть менее 333 пкс т.е. частота более 3 ггц.

 

Прилагаю предлагаемую функциональную схему.

Пара загвоздок:

 

1. идеальный интегратор

2. свч фотоэлемент есть ли такие

 

разраядность АЦП для данное дальности и точности (Log2(60*10^3) = 15.9 т.е. 16 ).

 

Как вы думаете реально ли реализовать?

 

Интегратор можно собрать на RC цепи, но об идельности говорить сложно, нужны R и C близкие к идеальным.

А СВЧ Фототранзистор я не нашел + нужен формирователь импульса в ~ 100 пкс. для лазера, как его реализовать???

1.bmp

Edited by Erv&Sed

Share this post


Link to post
Share on other sites

Зачем изобретать велосипед?

существующие:

радиовысотомеры

дальномеры-свч датчики

лазерные оружейные дальномеры

свч дальномеры встроенные в бинокли(военные)

лазерные дальномеры для игроков в гольф(и не только)

лазерные дальномеры-скоростомеры у полиции и ГАИ

теодолиты с встроенным лазерным дальномером

какова предпологаемая область применения?

Edited by Vasilii999

Share this post


Link to post
Share on other sites

применение 2D сканер помещения.

Нужно подать результат вычисление на вычислительную систему.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну вот например Hamumatsu 4GHz APD - http://jp.hamamatsu.com/products/sensor-ss...4/index_en.html

У меня скромный глупый вопрос - Вы хотите получить 16 бит на 3ГГц ?? Я думаю, лучше, использовать готовые решения.

P.S. Схема в прикрепленном файле порадовала)

Edited by enclis_

Share this post


Link to post
Share on other sites
Добрый день!

Измерение до 30-60 м точность +- 1 мм.

Ясное дело практически ни один процесоор (за разумные деньги) потому как время отклик должно быть менее 333 пкс т.е. частота более 3 ггц.

 

Прилагаю предлагаемую функциональную схему.

Пара загвоздок:

 

1. идеальный интегратор

2. свч фотоэлемент есть ли такие

Посыл неверный. Такие дальномеры делаются по фазовому принципу. Полно серийных (лидер Leica). Основная идея: генерируется две частоты, например 15 МГц и 15.0015 МГц, т.е. с разницей в 1.5 кГц. Одна используется для модуляции излучателя (длина волны получается порядка 10 м), вторая используется как опорная на приемнике, где происходит смешение (перемножение) отраженного от цели сигнала (пусть 15 МГц) и опорного (15.0015 МГц), в результате получаются две частоты - суммарная (30.0015 МГц) и разностная (1.5 кГц). Эти же две частоты точно так же перемножаются для получения НЧ опорного сигнала. Суммарная не интересует, а вот разностная как раз содержит фазовый сдвиг, пропорциональный задержке прохождения сигнала от прибора до цели и обратно (фазовые соотношения в сигналах при перемножении сохраняются). Т.к. 1.5 кГц в 10000 раз меньше излучаемой частоты, то и абсолютная величина задержки в 1.5 кГц сигналах будет тоже в 10000 раз больше. Что позволяет от долей наносекунд уйти в десятки микросекунд.

 

Единственный тонкий момент - перемножать сигналы желательно как можно ближе к фотоприемнику, дабы уменьшить влияние неконтролируемых задержек во входном ВЧ тракте. Идеально эта задача реализуется на ФЭУ. Но ФЭУ нынче не моден, поэтому применяют динамическую нагрузку для фотодиодов.

 

Описанный способ дает однозначное разрешение в диапазоне длины волны (10 м для 15 МГц), если надо больше, что принцип повторяется для большей длины волны. Получается схема "грубо-точно". На модуляции с длиной волны 60 м определяется дальность грубо, на модуляции с длиной волны 10 м - точно.

 

В целом штука эта непростая, и если нужен просто прибор, то намного дешевле купить, сколько бы он не стоил (разрабатывать без опыта в таких делах будет дороже). Ну, и абсолютная точность 1 мм - это оченно круто.

Share this post


Link to post
Share on other sites
В целом штука эта непростая, и если нужен просто прибор, то намного дешевле купить, сколько бы он не стоил (разрабатывать без опыта в таких делах будет дороже). Ну, и абсолютная точность 1 мм - это оченно круто.

 

Начиная с вопроса, откуда отсчитывать такую точность. На стенах обычно не предусмотрены уголковые отражатели.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Посыл неверный. Такие дальномеры делаются по фазовому принципу. Полно серийных (лидер Leica). Основная идея: генерируется две частоты, например 15 МГц и 15.0015 МГц, т.е. с разницей в 1.5 кГц.

... и абсолютная точность 1 мм - это оченно круто.

 

Я думал что разностный режим делают на оптике. Если можешь - объясни на картинке, я все равно не допонял.

Зачем две разные частоты (мысли в слух) можно взять одну и ту-же и подсчитать разность фаз, причем чем меньше частота модуляции тем менее производительный проц. нужен. Так вполне озможно подсчитать, просто нужен хороший АЦП!?

 

 

Смысл того что я нарисовал:

при нажатии кнопки на лазер подается очень короткий импульс (~ 100 пкс) и одновременно включается ключ (СВЧ транзистор).

Через ключ напряжение подается на интегратор, который суммирует напряжение до того момента, когда СВЧ фототранзистор (верхный ключ) не разорвет цепь. После (можно скажем через 1 или 100 мс) АЦП считывает значение на выходе АЦП /2 /скорость света/постоянную, которая зависит от интегратора (если это RC цепочка то от величины сопротивления).

post-8451-1277797472_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Если можешь - объясни на картинке, я все равно не допонял.
Для начала, воспльзуйтесь поиском по форуму: дальномер.

 

Если можешь - объясни на картинке, я все равно не допонял.
И обращайтесь к собеседникам на "Вы".

 

Ибо.. «Здесь Вам не "тут". Здесь Вас быстро отучат вотку пьянствовать..» :biggrin:

 

PS: Leica Absolute Distance Meter.

Edited by blackfin

Share this post


Link to post
Share on other sites
Я думал что разностный режим делают на оптике.

Смешение на оптике, конечно, лучше всего, если потери небольшие, но тут нужен быстродействующий модулятор, в бытность, когда для меня была тема актуальной, таких не было (или они были громоздки, тяжелы и требовали много энергии для работы, а прибор нужен портативный). Сейчас не знаю, не слежу.

 

Зачем две разные частоты (мысли в слух) можно взять одну и ту-же и подсчитать разность фаз, причем чем меньше частота модуляции тем менее производительный проц. нужен.

Смысл в том, чтобы при преобразовании частот "растянуть" фазу. У ВЧ сигналов и у НЧ сигналов, которые получаются из ВЧ после преобразования, фазовые соотношения сохраняются. А т.к. частота в эн раз меньше, то и временнОй сдвиг в абсолютном выражении получается в эн раз больше. И измерить точно его можно уже совсем без всякой экзотики.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
А СВЧ Фототранзистор я не нашел + нужен формирователь импульса в ~ 100 пкс. для лазера, как его реализовать???

Теория и практические схемки формирователя 100пс на отечественных транзисторах есть в книге пикосекундная техника-поищите в поиске.

 

Ясное дело практически ни один процесоор (за разумные деньги) потому как время отклик должно быть менее 333 пкс т.е. частота более 3 ггц.

А 560 руб за TDC-GP2 с разрешением 50пс это не разумные деньги,лучше огород городить с оптическими модуляторами и фазовым методом?

Правда если есть время на ниокр то вперёд на мины.

Тема по дальномеру уже не раз поднималась здесь,поищите на форуме .

Edited by Verifi

Share this post


Link to post
Share on other sites
А 560 руб за TDC-GP2 с разрешением 50пс это не разумные деньги,лучше огород городить с оптическими модуляторами и фазовым методом?

Еще надо не забыть, что сигнал с выхода ФПУ имеет какой-то фронт, и сделать там полосу в гигагерцы не так просто, и, кроме того, шумы в такой полосе не улучшат настроения - сигнал/шум обгадят. Если есть запас по энергетике, то это не смертельно, но опыт говорит, что запас этот редко когда бывает. Следующий момент - компаратор таких сигналов. И в зависимости от уровня сигнала при фиксированном пороге время срабатывания будет "плавать". Ну, и вообще, вся эта малосигнальная аналоговая гигагерцовая импульсная техника - это очень вещь в себе. Тут одной схемы и хорошей комплектации мало, тут надо конструктивно сделать все очень грамотно и качественно.

 

Не зря оптические дальномеры с такими точностными характеристиками делаются по принципу фазовых.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хорошо, а если применить фазовый метод с одной частотой на генераторе?

Вот примерная схема, но вместо MAX1037 16 битны АЦП, и вместо XOR 78HC4046, хотя у обоих частоты работ не очень большие.

Что скажете по схеме.

 

Еще один вопрос, какой фотодиод стоит использовать?

 

Я правильно понимаю, что линза на дальномерах служит для фокусировки отраженного луча на фоточувствительном элементе?

Las___PAGE1.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
Еще один вопрос, какой фотодиод стоит использовать?

 

Я правильно понимаю, что линза на дальномерах служит для фокусировки отраженного луча на фоточувствительном элементе?

 

По уму, раз вы еще с такой техникой не работали, начинайте с ФЭУ. Можно старого. Когда заработает - можно будет пробовать с полупроводниковым детектором.

Да, линза для увеличения эффективной площади сбора света. Вы же не луч отраженный фиксируете, если не пользуетесь ретрорефлектором, а собираете рассеяный свет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Хорошо, а если применить фазовый метод с одной частотой на генераторе?

Как это с одной частотой? А фазу вы будете между чем и чем вытаскивать? Еще раз: суть метода в том, что вы генерируете два ВЧ сигнала с очень небольшой разницей по частоте между ними; один сигнал посылается на дистанцию, второй подается на модулятор (оптический, электронно-оптический, электронный) на приемнике с целью получения разностной частоты; и эта же исходная пара частот также внутри прибора подается на перемножитель (который выполняет ту же функцию модулятора, гетеродин, одним словом), и тоже получаете с него разностную частоту. Так вот эта разностная частота (полученная внутри на гетеродине) - она будет опорной, а разностная частота, полученная на приемнике - измеряемой. Поскольку частоты эти низкие - порядка единиц кГц, то проблем с их обработкой нет, а т.к. фазовые соотношения при переносе частоты сохраняются, то фазовый сдвиг, соответствующий на ВЧ десяткам пикосекунд, на НЧ будет составлять микросекунды.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Как это с одной частотой? А фазу вы будете между чем и чем вытаскивать? Еще раз: суть метода в том, что вы генерируете два ВЧ сигнала с очень небольшой разницей по частоте между ними;

Уважаемый DXP подскажите как делаются перемножители, на ОУ? или AD633? Я с аналоговой электроникой не в ладах. При перемножение получится суммарная частота, а как получить разностную при делении? AD734?

 

Подскажите хороший фазовый детектор. А речь вообще идет о синусоидах или прямоугольный сигнал?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this