TDC-GP2在时差法激光测距中对应用
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2011-09-08
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TDC-GP2 在时差
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法法
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脉冲式激光测距
脉冲式激光测距脉冲式激光测距
脉冲式激光测距中
中中
中的应用
的应用的应用
的应用
摘要
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摘要：
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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：
单
单单
单 片
片片
片 机
机机
机
(MCU)
TDC-GP2
激
激激
激 光
光光
光 驱
驱驱
驱 动
动动
动
器
器器
器
脉
脉脉
脉 冲
冲冲
冲 式
式式
式 激
激激
激 光
光光
光
二
二二
二 极
极极
极 管
管管
管
Start
Stop
接
接接
接 收
收收
收 电
电电
电 路
路路
路
发
发发
发 射
射射
射 电
电电
电 路
路路
路
Start
光
光光
光 学
学学
学 元
元元
元 件
件件
件
Stop
物
物物
物 体
体体
体
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
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