[实用新型]基于RC构成的激光脉冲测距双阀值高精度时刻签别电路

说明书

本实用新型公开了基于RC构成的激光脉冲测距双阀值高精度时刻签别电路，包括双锁存比较器U6、运放U7、电阻R62、电阻R65、电阻R66、电阻R71、电阻R72、电阻R73、电阻R74、电阻R75、电阻R76、电容C62、电容C64、电容C71、电容C72、电容C74、电容C9、电容C11、电容C12、RX1‑信号端、RX‑信号端、C‑end信号端及RX信号端。有益效果：本实用新型采用较低成本的高速锁存双比较器实现了高通阻容过零时刻签别方案，可防止激光信号到达前出现后级比较器因干扰导致误触发，从而让整个时刻签别电路稳定可靠地工作，且通过前/后级比较器双阀值比较输出实现高精度时刻签别。

技术领域

本实用新型涉及用于激光测距的电子领域，具体来说，涉及基于RC构成的激光脉冲测距双阀值高精度时刻签别电路。

背景技术

在激光脉冲测距设备/工具中，目前采用的时刻签别方案有两种，一是前沿时刻签别方案，一是FPGA+高速ADC形心算法方案，其中前沿时刻签别方案成本较低，但基于这种方案的产品性能较低，关键性能指标测距只能1Km左右，误差1m左右，测量误差有如下关系，△L＝Cx(△t1+△t2/SNR)/2，这里C为光速，△t1为计时脉冲周期，例如TDC-GP2得周期为50PS，△t2为发射的激光脉宽，例如为100ns，SNR为接受模块的信噪比，一般为10，则△t2/SNR远大于△t1，这意味着测量误差主要由时间飘移△t2/SNR部分决定，所以由这我们不难知道信噪比不但影响测距还影响误差，又考虑到这个关系基于接收模块采用自动增益控制接收信号幅度不随测量距离变化的理想状况，但实际上出于成本考虑，接收模块很多都没采用自动增益控制，导致接收的时刻签别会随信号幅度变化，这样会引起计时时间的时间漂移从而导致更大的不可控误差，如图2所示，可直观可出接收信号幅度变化引起的时间漂移原因，为尽量减小这种接收信号幅度变化引起的时间漂移造成的测量误差，在实际生产中增加了长/中/短距三道标定校准工序，这三道校准工序的增加不但引起人力成本增加，还导致生产效率低下，综合来看，这方案性价比不容乐观；

FPGA+高速ADC形心算法方案是通过高速ADC采样还原接收的激光脉冲波形并通过算法计算波形中心到达时刻从而实现时刻签别，其实质是通过软/硬件实现波形中心时刻签别，基于这方案的产品性能指标较高，测距能达3km，误差厘米级别，但增加的FPGA开发导致开发周期延长加上FPGA开发需要的高薪人力成本导致整个开发成本大幅增加，并且FPGA+高速ADC这两个元器件成本较贵，综合来看，这方案性价比也很不好；

本实用新型采用的是基于高通阻容过零时刻签别方案，如图3所示，可看出这种时刻签别不会有接收信号幅度信号变化引起的签别时刻漂移而增加不可控的测量误差问题，其实质是通过硬件实现波形中心到达时刻签别，相对于FPGA+高速ADC形心算法方案，性能指标差不多，由于都是接收信号大于噪声幅值就能测距，最大测距达3km，误差达厘米级别(但特别注意高通阻容过零时刻签别方案可以升级锁存比较器性能就能提高测量误差至毫米级别)，但从成本来看，高通阻容过零时刻签别方案有很大优势，因为这个方案主要元器件TDC-GP2+高速双通道锁存比较器的成本比FPGA+高速ADC便宜很多，在生产中也不用长/中/短距三道标定工序，不但降低了人工成本还提高了生产效率，是性价比最好的方案，但这个方案要解决的主要问题有两个，一是怎样防止过零主比较器在激光信号没到达前容易受干扰而误触发输出导致时刻签别电路的工作不稳定问题，二是怎样减小高通微分RC电路在信号幅值附近处引起的一阶函数影响。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出基于RC构成的激光脉冲测距双阀值高精度时刻签别电路，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：