Импульсный лазерный дальномер Опции

[Erv&Sed]

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???

Сообщение отредактировал Erv&Sed - Jun 28 2010, 19:00

Прикрепленные файлы

 1.bmp ( 412.55 килобайт ) Кол-во скачиваний: 226

 

[dxp]

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.

[Erv&Sed]

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).

Причина редактирования: Избыточное цитирование

Эскизы прикрепленных изображений

 

[dxp]

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.