激光测距

由上两个表可以看出，脉冲激光测距系统由于应用的不同，其性能参数差别较大。用于坦克，火炮和远程激光测距机等低端军用脉冲激光测距系统测程远，测距精度不高，波长逐渐向人眼安全方向转化；装备于弹上的脉冲激光测距系统和小型激光测距雷达测距精度要比普通军用测距系统高的多。综合考虑后选定的脉冲激光参数： 波长：1064nm 脉冲形状：钟形 脉冲宽度：5~20ns 重复频率：1KHZ~25KHZ 输出孔径：8mm 束散角：0.4~1mrad 激光峰值功率：1W~20KW

接收灵敏度：2发射光学系统的设计

级

发射光学系统由准直系统，直角棱镜组和光纤耦合器组成。 1）准直系统：

由于光束输出孔径存在一定大小，且出射光束有一定发散角，这样耦合进入光纤耦合器之前，随着光束传输距离的增加，光斑尺寸将变大，所以需要进行准直。 准直系统结构图：

2）耦合器：

光束经过直角棱镜组后经耦合透镜进入单模光纤，束散角DA，光纤芯径a和耦合透镜焦距f关系：DA=a/f。所以只有光束束散角满足上式，才能被耦合进入光纤。 耦合透镜原理图：

a 单模光纤 耦合透镜 f 3）整体结构

入射光束经过准直系统后，需在直角棱镜组中反射，再耦合进入光纤耦合器，其光路展开如图：

准直系统口径为D，耦合器耦合透镜有效孔径为d，准直系统与耦合器之间光束传播距离为l，光束在直角棱镜中传输距离为，束散角为，则经过直角棱镜后光斑直径d为：

3接收光学系统的设计

检测束散角及光束强度空间分布时，需要将激光光斑成像到红外CCD上，通过图像处理后计算出光斑半径，通过公式

计算出

束散角，在通过灰度值环带得出光束强度的空间分布信息。当待检测束散角在一定范围内时，焦距越大，CCD采集的光斑所占像元越多，这样检测的光斑半径越准确。会聚光学系统选用摄远型结构，可以缩

小光学系统结构尺寸。 会聚光学系统结构图：

4接收电路设计 1）光电探测器的选择

光电探测器是把光信号转换为便于测量的电信号，然后进行放大处理的电路，光电转换的原理是光电效应。常见的光电探测器有：光电管，PMT(光电倍增管)，硅光电池，光电二极管，APD（雪崩光电二极管），PIN光电二极管等。

在激光测距系统中，由于需要精确测量激光脉冲的飞行时间，所以对光电检测传感器的响应时间有很高的要求。另外，由于传感器接收的是反射回来的光信号，所以必须对微弱光信号敏感。根据这两点要求，可供选择的光电传感器有PMT,PIN型光电二极管和雪崩光电二极管APD。其中PMT尽管有很高的增益和较低的噪声，但体积比较大，抗外部磁场干扰差，动态响应范围较小而且需要多组电压，一般很少在脉冲激光测距系统中使用。关于PIN和APD的比较