Pulsed time-of-flight laser range finder techniques for fast, high precision measurement applications, Acta Universitatis Ouluensis C Technica 197

Tässä työssä esitellään valopulssin kulkuajan mittaamiseen perustuva, teollisiin sovelluksiin soveltuva, suuren kaistanleveyden (~1 GHz) laseretäisyysmittari. Mittari kykenee mittaamaan lähes nollaetäisyydestä muutamiin kymmeniin metreihin asti diffuusisti heijastaviin pintoihin. Työssä on keskitytty erityisesti kertamittausepävarmuuden parantamiseen mm- tasolle, jotta mittaustapahtuma nopeutuisi. Pulssilaseretäisyysmittari koostuu lähettimestä, yhdestä tai kahdesta vastaanottimesta ja ajanmittausyksiköstä. Kertamittausepävarmuuden parantamiseksi mittauspulssien nousunopeus pitää olla mahdollisimman suuri, joten laserpulssien pitää olla lyhyitä ja voimakkaita. Myös vastaanottimen kaistanleveyden pitää olla suuri ja kohina pieni. Lähettimessä käytetään yleensä avalanchetransistoreja voimakkaiden (20-100 A) ja lyhyiden (3-10 ns) virtapulssien tuottamiseen. Työssä vertailtiin muutamia avalanchetransistorityyppejä ja optimoitiin kytkentää nopeiden pulssien aikaansaamiseksi sekä osoitettiin, että käytännössä jopa 130 A virtapulsseja kyetään tuottamaan kaupallisilla avalanchetransistoreilla. Ajoitusilmaisimen walkvirhe saatiin minimoitua +/- 1 mm tasolle tulopulssin amplitudialueella 1:10 käyttämällä nopeita pulsseja, suuren kaistanleveyden ajoitusilmaisinkomparaattoria ja lisäämällä pieni offsetjännite komparaattorin tulonapojen välille. Kehitetty 1 GHz laseretäisyysmittarin prototyyppi sisältää puolijohdelaserin sisäistä Q-kytkentää käyttävän lähettimen, yksiakselisen optiikan, kaksi pii-avalanchevalodiodia sekä kaksi yhdelle pii-monoliittipiirille integroitua vastaanotinta. Lähtöpulssien teho oli 44 W ja puoliarvoleveys 74 ps. Laitteen mitattu tarkkuus oli +/- 2 mm ja kertamittausepävarmuus 2-5 mm 0.5 m  34.5 m mittausalueella. Kertamittausepävarmuus on noin 3-5 kertaa parempi kuin aikaisemmin julkaistuilla pulssilaseretäisyysmittareilla vastaavissa oloissa.

ISBN-10:
951-42-7261-7
Kieli:
ENGL
Tekijät:
Kilpelä Ari
Tuotekoodi 013331
14,00 €