激光探測技術(shù)是激光技術(shù)的一個最重要的方面。激光由于具有高亮度和方向性、單色性好等特點，因此在國防和民用領(lǐng)域中正發(fā)揮著越來越重的作用。脈沖激光探測技術(shù)作為激光探測技術(shù)的一種方式，正在成為世界研究的熱點。本文以激光雷達為研究背景，在通過增大接收系統(tǒng)口徑提高回波信號信噪比的前提下，從理論和實驗上研究了脈沖激光回波信號特性對探測性能的影響。
在理論和設(shè)計方面，本文首先對幾種激光探測技術(shù)進行深入的研究。對脈沖激光測距中回波信號進行分析，并建立信噪比測距方程，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)回波信號功率和系統(tǒng)噪聲公式。定量分析了接收系統(tǒng)三種主要的噪聲，并從接收系統(tǒng)出發(fā)，研究接收口徑和接收視場對探測信噪比的影響，在設(shè)計上，采用大口徑物鏡以提高回波信號強度，采用雪崩光電二極管（APD）作為光電探測器件，通過干涉濾光片和視場光闌降低系統(tǒng)背景噪聲以提高回波信號信噪比。前置放大電路采用跨導(dǎo)放大電路結(jié)構(gòu)，有效地對APD所輸出的微弱電流信號進行放大。
在實驗方面，通過大量的實驗和實驗數(shù)據(jù)，研究了回波信號幅值和測距誤差以及測距不確定度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)回波信號幅值越大，系統(tǒng)的測距誤差和測距不確定度越小。研究了脈沖激光回波信號的幅值和上升時間的統(tǒng)計分布。分析了測距系統(tǒng)帶寬對于系統(tǒng)探測概率和漏測率的影響，發(fā)現(xiàn)過小的系統(tǒng)帶寬會使系統(tǒng)探測特性發(fā)生惡化。最后，對信噪比和探測概率的關(guān)系做了實驗研究。本文的研究對脈沖激光探測理論有一定的完善作用，對后續(xù)系統(tǒng)的研制和探測指標(biāo)的改善有很好的參考價值。
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