基于TDC-GP2的高精度时差测量系统设计

通过对时间数字转换法进行时间间隔测量分析,设计出一款基于通用型TDC测量模块TDC-GP2的高精度时差测量系统。该系统测量范围为0~18 μs,精度可达到70 ps,有效地解决了激光测距、激光雷达等应用中高精度时差测量的问题。     

脉冲激光测距中高精度时间间隔系统设计

时间间隔测量系统采用基于时间数字转换芯片TDC-GP22实现了高精度脉冲激光测距。采用高性能STM32单片机作为主控器,SPLLL90_3半导体激光二极管,AD500-9作为接收的光电探测器。测量结果通过SPI通信接口传送给单片机,经单片机处理后的数据传给LCD12864显示器。测试结果表明,该测量方法精度可达65 ps,系统结构简单、可行性高。     

脉冲式激光测距的测距方程

由于激光脉冲的脉宽窄、功率高、单色性好、束宽窄,因此,它是高精度长距离测距的优良辐射源。正因为如此,当激光这种新的科学技术刚刚出现后不久,它便被首先用作测距的新型光源。 本文主要介绍在近地面运转的脉冲式测距的激光测距方程。但稍加修改之后,本文     

基于TDC-GP22的脉冲激光测距系统设计

为满足激光测距领域大量程、高精度、高分辨率的应用需求,设计了一种高精度脉冲激光测距系统。系统基于最小可分辨45ps的专用计时芯片TDC-GP22实现高精度、高分辨率的时间间隔测量,并采用高带宽放大电路及恒比定时时刻鉴别方法提高系统精度。详细论述了TDC-GP22时间间隔测量模块的硬件设计及软件流程。实验结果表明,该系统的测量分辨率达45ps,对时间间隔1μs内的测量精度可达60ps,对应150m测距精度可达1cm;对时间间隔1μs以上的测量精度可达1ns,对应千米级测距精度可达0.15m,满足高精度距离测量的应用需求。     

TDC-GP2芯片在脉冲激光测距系统中的应用

脉冲激光测距系统在各个领域均有广泛应用,而时间测量精度决定了距离测量精度。传统的时间测量方法都存在自身缺陷,难以实现精度高且响应灵敏的脉冲时间间隔测量,因此详细介绍了一款时间数字转换芯片——TDC-GP2芯片。该芯片利用逻辑门延迟来实现高精度时间测量,其配合粗值计数器使用时的最大测量范围为4ms。基于TDC-GP2芯片的测量范围1可实现典型分辨率为50 ps(均方根值)、测量范围为0~1.8μs的高精度时间间隔测量。该研究在各类测时方法中处于领先水平。     

高精度时间测量技术及其在脉冲激光测距中的应用

文章首先对常用的时间测量方法进行了比较,着重介绍了高精度时间测量技术的工作原理,并详细介绍了采用该技术的测量芯片TDC—GPX,包括内部结构、功能等,在此基础上,给出了该测时芯片在脉冲激光测距系统中的工程应用实例。     

基于TDC-GP2的时差式超声流量计的设计

为实现流体流量测量高精度和低功耗的设计目的,采用TDC-GP2高精度低功耗测时模块,设计了一种基于ATmega32的时差式超声流量计。通过实验测量管径为20mm的管道中的家用自来水流量,得到系统测量精度为±1%,LCD上动态显示瞬时和累计流量以及电池电量等参数,同时可以通过RS 232与外部通信,便于大规模应用时由上位机对信息统一管理。     

脉冲激光测距中高精度时间测量时钟信号误差补偿

高精度时间测量技术在激光测距中有着重要作用,而时钟信号周期误差是影响时间测量精度的关键。传统的时钟周期校准往往只将测量过程中最后一个时钟周期的误差作为校准参数,无法对整个测量过程中的误差进行补偿。针对这一问题,提出了脉冲激光测距中高精度时间测量时钟信号误差补偿的方法,通过测量计时芯片在不同时间下的时钟周期误差,构造误差曲线以对测量结果进行补偿,提升了时间测量系统的测量精度。使用TDC-GP22专用计时芯片设计了时间测量系统并进行了测试。测试结果表明,系统平均绝对误差为0.38 ns,最小误差可达到65 ps。     

基于TDC-GP1的高精度激光测距研究

激光测距中,时间间隔的测量精度对测距精度起决定作用。针对时间间隔的测量精度问题提出了一种基于TDC-GP1计数芯片高精度测量方法,把时间间隔直接转化为高精度的数字,并结合软硬件的实现方法,通过DSP芯片控制TDC-GP1进行单通道的时间间隔测量,由内部粗计数器和精延时通道合作完成时间间隔测量,直接将待测时间间隔转换成数字量读出。实验结果表明,该模块测量频率快,单脉冲测量精度可达100 ps以内,线性度良好,可满足不同应用中的测速和精度要求。     

基于差分光路的脉冲激光测距实验研究

为降低背景噪声对测距精度影响,提出一种基于双通道的差分光路测距方法。该方法采用双探测器接收回波信号,在最佳位置进行回波差分,将峰值时刻鉴别转化为过零点鉴别,有效抑制了背景噪声及脉宽展宽对测距性能的影响。通过搭建差分光路测距系统,针对50 m处的漫反射目标对比测距实验误差,实验结果表明:在有背景噪声的情况下,相比较传统单光路测距方法,采用差分光路将测距误差均方根由95 mm降至70 mm。同时,验证了当差分距离为光速与回波脉宽的乘积时,可获得最高的探测灵敏度。     

脉冲激光测距信号插值的新算法研究

提出了一种针对脉冲激光测距中非合作目标定位的新算法。该算法采用相关检测所得的峰值位置附近的若干采样点进行插值运算,并根据采样点距离峰值位置的远近赋予不同的权重,然后进行加权平均,从而得到非合作目标的准确位置。该算法充分利用了相关检测峰值位置附近的众多采样信息,避免了单个采样点对定位精度的影响,显著地提高了定位的精确度和稳定度。实验表明,该算法比直接用相关检测,测量精度约提高了1倍。     

TDC—GP21在时差法超声波流量计中的应用

为了使超声波流量计的精度范围能达到±0．5％,研究了时差法超声波的测量原理,分析了实现高精度测量的设计方法。介绍了系统的工作过程和硬件组成,详细阐述了测时芯片高速时间数字转换器TDC—GP21（Time-to—DigitalConverter）的结构和功能原理,以及其在超声波流量计时间测量模块中系统硬件部分的实现。采用TDC—GP21,ARM微处理器、超声波收发电路等硬件架构,实现了高精度测量超声波顺流和逆流传播时间差。实验结果和精度分析表明,研制的超声波流量计符合设计要求,并为超声波流量计的高精度和低功耗设计提供了一个参考。     

自触发脉冲激光测距飞行时间测量研究

提出一种新型脉冲激光测距方法——自触发脉冲飞行时间激光测距方法。运用该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测量精度和缩短测量时间两者之间的矛盾。对该方法及本质特点进行了详细描述和理论分析,并给出用于描述该方法的基本方程。其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度。设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距飞行时间测量系统。CPLD的使用提高了测量精度,并且结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能便携式的激光测距仪。     

基于超窄脉宽激光器的厘米级测距技术研究

首先对影响脉冲激光测距精度的因素进行了分析,认为提高时间间隔测量计数器频率,采用快速电路,缩短激光脉冲上升沿时间和提高系统信噪比都可以提高脉冲激光测距精度,而缩短激光脉冲上升沿时间对提高测距精度效果明显。在此基础上,基于1.2 ns超窄脉宽激光器,设计了一种高精度脉冲激光测距实验装置,实验结果表明,单点测量精度小于1.2 cm。     

利用TDC-GP21的高精度激光脉冲飞行时间测量技术

采用微小时间间距测量芯片TDC-GP21设计实现了高精度激光脉冲测距系统。详细论述了TDC-GP21的工作流程与外围电路,研究了光信号接收与放大电路,并对跨阻放大器理论进行了详细的理论论述与分析。同时,讨论了三角波定比延时脉冲时刻鉴别法,降低了系统对激光器回波信号幅度变化的要求。经实验测试获得了厘米量级的激光脉冲测距系统。系统结构简单,可实现程度高,精度高,功耗低,体积小,可以满足高精度距离测量需求。     

基于时差法和TDC-GP2的超声波热量表设计

为了实现高精度的热量值测量,设计了基于TDC-GP2的时差法超声波热量测量系统。系统采用超声波换能器和铂电阻温度传感器PT1000为敏感单元,TDC-GP2为测试单元,结合FPGA与上位机,最终实现了数据的采集、传输和处理功能。经过测试,系统流量测量误差在±0.5%以内,温度测量偏差不超过0.5℃,热量值测量误差优于±0.3%,达到了《热能表检定规程》的标准。     

脉冲激光测距时间间隔测量及误差分析

在脉冲激光测距时间间隔测量系统中，传统的数字时钟计数法受限于计数时钟的频率，测量精度不高。由于模拟插入法具有测量范围大、线性好、测量精度高的优点，广泛应用于脉冲激光测距时间间隔测量系统中。介绍了模拟插入法时间间隔测量的原理，设计了其测量系统及相应的测试电路。利用该系统进行了实验研究，达到了100ps的时间间隔测量精度，对应于1．5cm的测距精度。最后，进行了测量误差分析。     

脉冲激光测距中高速精密时间间隔测量研究

在脉冲激光测距系统中,设计实现了基于FPGA和TDC-GP21的高速精密时间间隔测量系统。采用TDC-GP21的高精度测量模式,配置TDC-GP21完成了时间间隔测量,通过校准测量对测量结果进行补偿修正,提高了系统的测量精度;设计了多级嵌套状态机实现高速SPI通信,减小了系统单次测量周期;分析了影响测量精度的因素,比较分析了3种时刻鉴别方法的漂移误差,设计了高通阻容时刻鉴别模块,减小了系统的非线性误差。实验分别进行了基于FPGA脉冲信号的时间间隔测量和激光测距试验,对比验证了系统的测量误差,分析了系统在测量区间的线性度。实验结果表明,系统可以实现高速稳定测量,线性度良好,重复测量频率达1kHz,测量精度在±100ps内。