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输电线路激光测距系统的研究


第3卷第5 0 期  2 1年 1月  0  0 1 红 水河  Ho g h i vr n S u  e  Ri Vo .0. .  1 3 No5 O t 01   c.   2 1 输电线路激光测距系统的研究  李 中照  ( 广西博 阳电力设计有限责任公司 , 广西 南 宁 502 ) 303  摘 要 : 了在输电线路 激光测距的基 本原理的基础 上 , 介绍 应用 D P D S S 和 D 技术 , 开发 的输 电线路激光测距  设计 系统 。 系统解决 了激光连续测距 中频率输 出不稳定和相位抖动的问题。 介绍 了系统的具体设计方案和软硬件 实现 ,   在 实际线路测量 中应用及误差分析 , 最后对 系统 需要改进之处做 了一些探讨。   关 键 词 : 电线路 ; 光测 距 ; D ;S   输 激 D SD P 中图分类号 :M 5   T 71 文献标识码 :   A 文章编号 :0 14 8 2 1 )5 0 9 - 3 10 — 0 X(0 1 0 — 0 0 0   1 引言  在激光技术应用 以前 , 电线路的现场距离测  输 量工作只能依靠 目测、 绳测、 经纬仪和全站仪测量【  1 ] 。 目 测完全依靠人的经验 , 视觉误差在所难免 ; 绳测依  靠人力抛掷或悬挂测绳 , 准确量程小、 效率低 , 大量  观测点 由于无法挂绳而不能测量 ; 经纬仪和全站仪  虽精确 , 但不便携带 , 不能在 日 常设备巡视过程中实  现随行测量。激光测距是随着激光技术的出现而发  展起来的一种精密测量技术 , 因其测程远 、 测量精确  度高、 操作方便等特性而广泛应用于军事和民用领  域。   2 激光测距原理  激光测距的原理是利用脉冲激光器向目标发射  单次激光脉冲, 测量激光脉 冲到 目标的往返时间或  测量发射和 回收光波的相位差 , 由此计算 出目标距  离 。当测距系统计算出光由激光器射出并返回到接  收器的时间  后, 激光器到反射物体 的距离= 光速  ( )时间( t 2 即距离=c。 C× 2) , /   在实际测量 中由于信  号延迟 、 误差等原因还需要对基本公式进行多方面  修正。激光测距可分为脉冲法和相位法 , 本系统选  择 的是相位法 , 它不需直接测定光波往返传播 的时  间, 而是 由测距仪发出的连续正弦波信号在被测距  离上往返传播而产生的相位变化( 即相位差 ) 求得传  播时间, 从而求得 目标距离  。   电路是设计 的关键,它们直接影响着整个系统 的测  距精度。 本系统由激光调制发射、 回波接收和信号处  理三个部分组成。硬件结构如图 1 所示 。   系统信号处理 电路 向 D S写入频率控制字 , D   DS D 产生两个频谱纯净的正弦波信号 , 其中一路作  为参考信号, 另一路经低通滤波器成为标准正弦波 ,   通过激光调制电路, 驱动半导体激光器发出激光 , 测  距信号经 目 标返回后 , 被激光接收电路捕捉并放大、   滤波后与参考信号混频。D P S 对两路经 AD转换后  / 带有相位差 的测距信号采集并处理 ,最后将结果发  送至终 端显示 。   在具体的设计中,本系统数据采集处理模块选  用一款为实现低功耗、 高性能而设计 的定点 D P芯  S 片 T S 2V 50 t M 30 C 4 2J 4 。该芯片采用 3   .V的 I 3 / 0电源  与 1  .V的内核 电源 , 8 其功耗仅为 0 4   M P

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