基于FPGA的高精度相位式激光测距系统设计与分析

“高精度相位式激光测距系统设计 .pdf”是一篇由李铮和洪小斌撰写的科技论文，主要探讨了相位式激光测距的原理及其基于FPGA的全数字系统实现，重点关注波形畸变、时钟抖动对测量误差的影响，并提出了解决方案。 相位式激光测距是一种利用激光的相位变化来确定目标距离的技术。在该系统中，激光器发射出连续或脉冲的激光束，经过反射后返回接收器。通过比较发射和接收到的激光信号的相位差，可以计算出目标的距离。这种方法的优势在于它能够提供比传统脉冲测距更高的精度，因为相位差可以转化为非常精确的距离信息。 论文中提到，基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的全数字系统实现方案可以提高系统的灵活性和效率。FPGA是一种可编程的集成电路，能根据需求配置成各种逻辑功能，用于处理相位检测和数据处理等任务。然而，这种系统也面临挑战，如波形畸变和时钟抖动可能导致测量误差。波形畸变可能由于传输过程中的光学效应或电子噪声引起，而时钟抖动则会影响信号的同步和相位测量的准确性。作者深入分析了这些问题，并提出了相应的误差校正策略。 为解决波形畸变引起的误差，论文可能提出了优化光学系统或采用数字信号处理技术来校正信号失真的方法。对于系统零点漂移导致的误差，可能采用了自校准技术或温度补偿算法来保持系统的稳定性。 此外，论文还引入了双调制频率来扩展系统的测量距离。通过使用两个不同的调制频率，可以增加鉴相范围，从而提高系统的动态范围，使系统能够测量更远的目标。差频检相技术是提高检相精度的关键，它通过混合两个不同频率的信号来生成低频信号，使得相位检测更加精确。 数字欠采样技术是另一种创新，它避免了使用模拟混频器，降低了系统的复杂性和成本。模拟混频器可能会引入额外的噪声和非线性失真，而数字欠采样允许在数字域内完成混频和相位检测，提高了系统的整体性能和可靠性。 论文的关键词包括激光测距、差频检相、数字检相和时钟拉动，这些都反映了研究的核心内容和技术手段。该研究对于提升激光测距系统的精度和适用范围具有重要的理论和实际意义，特别是在光纤传感、遥感、工业自动化等领域有广泛应用价值。