一、項目概述
1.1 引言
激光測距具有角分辨力高、抗干擾能力強,可以避免微波貼近地面的多路徑效應(yīng)和地物干擾問題,并且具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)小巧、安裝調(diào)整方便等優(yōu)點,是目前高精度測距最理想的儀器之一。鐵路隧道在施工完成后,其圍巖有緩慢的變化趨勢,采用測距儀能夠測量其收斂情況。
1.2 項目背景/選題動機
根據(jù)我們調(diào)研市場中普通手持激光測距儀價格在1000元左右,帶有串口等其他通信接口在2000元以上,而且功能單一,接口簡單。因此我們采用AVR128處理器構(gòu)造新型激光測距檢測系統(tǒng),具有多功能、高精度、自動化和價格優(yōu)勢等,應(yīng)用到鐵路隧道圍巖收斂監(jiān)控當中。
二、需求分析
2.1 功能要求
設(shè)計的測距儀,能夠?qū)﹁F路隧道的收斂情況進行全天候測量,而且能夠?qū)?shù)據(jù)保存到SD卡,并且傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
2.2 性能要求
設(shè)計的測距儀,角度在0.1mm以上,模塊穩(wěn)定,可靠等。
三、方案設(shè)計
3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理
利用了激光脈沖持續(xù)時間極短、瞬時功率很大的特點,即使沒有合作目標,也能通過接收被測目標的漫反射信號,進行距離測量。脈沖法激光測距的原理與雷達測距相似,利用脈沖激光器向目標發(fā)射單次激光脈沖或激光脈沖串,計數(shù)器測量激光脈沖到達目標并由目標返回到接收機的往返時間,由此計算目標的距離。脈沖法激光測距的原理如圖 1 所示,測距公式為:d=ct/2。其中,d為測量距離,c為光速,t為測距信號往返時間。
圖1 脈沖法激光測距的原理
3.2 硬件平臺選用及資源配置
硬件平臺選用:AVR XMEGA-A1 Xplained評估套件是基于8位ATMEGA128芯片。
使用到板上資源:SPI接口、溫度傳感器、光線傳感器、語言喇叭、串口模塊。
圖2 硬件架構(gòu)
3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)
如圖3所示,系統(tǒng)首先采集三個重要信息:距離位置、溫濕度和外界光強度。根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)算發(fā),消除溫度和外界光強都光斑位置的影響。距離位置超過設(shè)定的閾值,采用板上的揚聲器發(fā)出警報聲音。將采集到數(shù)據(jù)由SD卡數(shù)據(jù)存儲、LCD液晶顯示和串口傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
3.4 系統(tǒng)軟件流程
圖3程序運行流程圖
3.4 系統(tǒng)預(yù)計實現(xiàn)結(jié)果
應(yīng)用到實際隧道圍巖收斂監(jiān)測當中。
轉(zhuǎn)載請注明出處。