相位檢測原理
發(fā)布時間:2015/5/10 21:30:51 訪問次數(shù):3846
相位測距儀中相位檢測的方法很多,不過為了BA277提高測量精度,要求盡可能提高調(diào)制頻率。而一般情況下相位計都工作在低頻狀態(tài),為解決此困難,采用差頻測相原理。
設(shè)主振(驅(qū)動電源)信號ed= Acos(LOdt+90)發(fā)射到外光路,經(jīng)合作目標(biāo)反射后的回波信號,經(jīng)光電變換器變換后的電壓為e。=Bcos(Wdt+ cPo+妒。),本地振蕩信號為eL= ccos( C,OLt+
日),并把eL送到基準(zhǔn)及信號混頻器中,分別與ed和e。;祛l,在混頻器的輸出端得到兩個差頻信號,分別為
e,= Dcos[(tOd - Cr)L)t+(90-口)] (6- 12)
e.= Ecos[(t.Od - (OL)t+(cPo -口)+妒。] (6- 13)
把上述兩個差頻信號送到檢相器中就可檢出相位差9。,從而得到被測距離的尾數(shù)。
圖6 - 34所示為最簡單的一種相位測距儀原理圖。儀器采用半導(dǎo)體激光器作為光源,它出射的光通量近似地與注入的驅(qū)動電流成正比。當(dāng)驅(qū)動電流為某頻率的正弦電流時,發(fā)光二極管輸出光通量(光強(qiáng)度)也為正弦變化,其初始相位與驅(qū)動電流同相。出射光波經(jīng)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后射向合作目標(biāo),由合作目標(biāo)反射回來的光波經(jīng)接收物鏡后會聚于光電二極管上,轉(zhuǎn)換為正弦電壓信號。測尺長度取lOm和lOOOm(對應(yīng)精度為lcm和Im),則測尺頻率就取fi:15MHz和f2 =150kHz。儀器中有精主振驅(qū)動電源.廠1和粗主振驅(qū)動電源f2,由開關(guān)控制依次對發(fā)光管供電進(jìn)行兩次測距。由于最后比較驅(qū)動信號和光電二極管輸出信號的檢相器只能工作于較低頻率,因而要把高頻電壓轉(zhuǎn)換為低頻電壓。所以又設(shè)兩個本振信號發(fā)生器,精本振頻率為^一丘(f =4kHz),粗本振輸出頻率為f2 - fc,信號到基準(zhǔn)混頻器去進(jìn)行外差,輸出低頻fe
基準(zhǔn)電壓。同時精本振輸出頻率為(fi -丘)信號又與接收放大器輸出信號在信號混頻器中進(jìn)行外差,得到丘頻率的信號。信號與基準(zhǔn)的頻率都降為4kHz,但是它們相位仍保持高頻信號的相位。這兩個信號進(jìn)入檢相電路檢出相位差,最后進(jìn)入計算電路進(jìn)行計算。將fi和f2兩次測量結(jié)果在計算電路綜合以盾,由顯示器顯示出測距結(jié)果。
相位測距儀中相位檢測的方法很多,不過為了BA277提高測量精度,要求盡可能提高調(diào)制頻率。而一般情況下相位計都工作在低頻狀態(tài),為解決此困難,采用差頻測相原理。
設(shè)主振(驅(qū)動電源)信號ed= Acos(LOdt+90)發(fā)射到外光路,經(jīng)合作目標(biāo)反射后的回波信號,經(jīng)光電變換器變換后的電壓為e。=Bcos(Wdt+ cPo+妒。),本地振蕩信號為eL= ccos( C,OLt+
日),并把eL送到基準(zhǔn)及信號混頻器中,分別與ed和e。;祛l,在混頻器的輸出端得到兩個差頻信號,分別為
e,= Dcos[(tOd - Cr)L)t+(90-口)] (6- 12)
e.= Ecos[(t.Od - (OL)t+(cPo -口)+妒。] (6- 13)
把上述兩個差頻信號送到檢相器中就可檢出相位差9。,從而得到被測距離的尾數(shù)。
圖6 - 34所示為最簡單的一種相位測距儀原理圖。儀器采用半導(dǎo)體激光器作為光源,它出射的光通量近似地與注入的驅(qū)動電流成正比。當(dāng)驅(qū)動電流為某頻率的正弦電流時,發(fā)光二極管輸出光通量(光強(qiáng)度)也為正弦變化,其初始相位與驅(qū)動電流同相。出射光波經(jīng)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后射向合作目標(biāo),由合作目標(biāo)反射回來的光波經(jīng)接收物鏡后會聚于光電二極管上,轉(zhuǎn)換為正弦電壓信號。測尺長度取lOm和lOOOm(對應(yīng)精度為lcm和Im),則測尺頻率就取fi:15MHz和f2 =150kHz。儀器中有精主振驅(qū)動電源.廠1和粗主振驅(qū)動電源f2,由開關(guān)控制依次對發(fā)光管供電進(jìn)行兩次測距。由于最后比較驅(qū)動信號和光電二極管輸出信號的檢相器只能工作于較低頻率,因而要把高頻電壓轉(zhuǎn)換為低頻電壓。所以又設(shè)兩個本振信號發(fā)生器,精本振頻率為^一丘(f =4kHz),粗本振輸出頻率為f2 - fc,信號到基準(zhǔn)混頻器去進(jìn)行外差,輸出低頻fe
基準(zhǔn)電壓。同時精本振輸出頻率為(fi -丘)信號又與接收放大器輸出信號在信號混頻器中進(jìn)行外差,得到丘頻率的信號。信號與基準(zhǔn)的頻率都降為4kHz,但是它們相位仍保持高頻信號的相位。這兩個信號進(jìn)入檢相電路檢出相位差,最后進(jìn)入計算電路進(jìn)行計算。將fi和f2兩次測量結(jié)果在計算電路綜合以盾,由顯示器顯示出測距結(jié)果。
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