TDC-GP2在时差法(TOF)脉冲式激光测距中的应用.pdf

TDC-GP2 在时差在时差法（法 （TOF ）） 在时差在时差法法 （（ ）） 脉冲式激光测距脉冲式激光测距中的应用中的应用 脉冲式激光测距脉冲式激光测距中中的应用的应用 摘要摘要：： 摘要摘要：： 在脉冲式激光测距仪的设计当中，时差测量 （time of flight measurement ）成为了一个 影响整个测量精度最关键的因素。德国acam 公司设计的时间数字转换芯片 TDC-GP2 为激光测距的时间测量提供了完美的解决方法。本文着重介绍了应用TDC-GP2 在设计 激光测距电路当中的优势，以及在应用中给出一些建议和提出了需要注意的一些问 题。 1. 概述概述 概述概述 在当今这个科技发达的社会，激光测距的应用越来越普遍。在很多领域，电力，水 利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业， 林业，房地产，休闲/户外运动等都可以用到激光测距仪。激光测距仪一般采用两种方 式来测量距离：脉冲法和相位法脉冲法和相位法 脉冲法和相位法脉冲法和相位法 脉冲式激光测距仪是通过测量激光从发射到返回之间的时间来计算距离的。因此时间 测量对于脉冲式激光测距仪来说是非常重要的一个环节。由于激光的速度特别快，所 以发射和接收到的激光脉冲之间的时间间隔非常小。。例如要测量 1 公里的距离，分 辨率要求 1cm，则时间间隔测量的分辨率则要求高达 67ps 。德国acam 公司的时间数字 转换器 TDC-GP2 单次测量分辨率为典型 65ps，功耗超低，集成度高，测量灵活性高， 是脉冲式激光测距仪时差 （TOF ）测量非常理想的选择。 2. TDC-GP2 激光测距原理激光测距原理 激光测距原理激光测距原理 TDC-GP2 的激光测距基本原理如图 1 所示： 脉冲脉冲式式激激光光 单片单片机机 脉脉冲冲式式激激光光 单单片片机机 激光激光驱驱动动 激激光光驱驱动动 二极二极管管 (MCU) 器器 二二极极管管 器器 发射发射电电路路 发发射射电电路路 物体物体 物物体体 Start Start 接收接收电电路路 TDC-GP2 接接收收电电路路 Stop Stop 光学光学元元件件 光光学学元元件件 图 1：TDC-GP2 激光测距原理 激光发射装置发射出光脉冲同时将发射脉冲输入到 TDC-GP2 的 start 端口，触发时差测 量。 一旦从物体传回的反射脉冲达到了光电探测器 （接收电路）则给TDC 产生一个 Stop 信号，这个时候时差测量完成。那么从Start 到 Stop 脉冲之间的时差被 TDC-GP2 精确记录下来，用于计算所测物体与发射端的距离。在这个原理中，单片机对于TDC- GP2 进行寄存器配置以及时间测量控制，时间测量结果传回给单片机通过算法进行距 离的精确计算，同时如果有显示装置的话，将距离显示出来。在这个原理当中距离的 测量除了与 TDC-GP2 的时差测量精度有关外还与很多其他因素有关系： - 激光峰值功率 - 激光