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고정밀 레이저 변위기용 반사 광량 측정 기법
The Measurement Method of Reflected Intensity of Radiation for High Precision Laser Range Finder 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.13 no.1 = no.34, 2009년, pp.34 - 40  

배영철 (전남대학교 공학대학 전기전자통신컴퓨터공학부) ,  조의주 (전남대학교 공학대학 전기전자통신컴퓨터공학부) ,  이현재 (전남대학교 공학대학 전기전자통신컴퓨터공학부) ,  김성현 (전남대학교 공학대학 생명화학공학부) ,  김현우 (전남대학교 공학대학 건설환경공학부)

초록
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고정밀 레이저 변위기에서 측정하고자하는 목표물인 표적으로부터 반사되어 돌아오는 반사광의 강도에 따라 애벌런치 포토다이오드(APD: Avalanche Photo Diode) 출력신호의 위상 지연이 발생한다. 이 위상지연에 의한 차이는 측정오차의 주요 원인이 되나 이를 측정하기 위한 적절한 계측기와 측정 방법이 없었다. 본 논문에서는 이들 문제를 해결하기 위하여, APD의 수신회로에 반사광량에 비례하는 출력 DC 전압을 측정하여 실시간으로 반사광의 강도를 측정할 수 있는 광량 측정기법을 제시하고 구현하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The phase delay of output signal of APD(avalanche photo diode) caused by intensity of reflected light which comes from target. These difference of phase delay is an one of the main reason of measurement error, but there is no reasonable measurement meter and method to detect it. In this paper, to so...

주제어

#Laser Range Finder   #Reflected Light Measurement   #Laser Displacement Measurement  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 레이저의 변위계에서 발생하는 다양한 오차의 원인 중 가장 큰 오차는 APD 위상 지연 차에 의한 측정오차를 측정하기 위한 측정 회로 개발하였다. 개발한 방법은 APD의 수신회로에 반사광량에 비례하는 출력 DC 전압을 측정하면 실시간으로 반사광의 강도를 측정할 수 있도록 하였으며, 이 회로 개발로 레이저 변위계에 발생하는 오차를 직접 실시간으로 측정 가능하므로 오차를 줄일 수 있음을 확인하였다.
  • 이 오차를 측정하기 어려운 이유는, 반사광의 강도를 측정하여 위상지연 차를 보정하여 주어야하는데 측정을 하기 위한 광 변조파가 서로 달라 정밀한 광량을 측정하기가 곤란하기 때문이다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, APD의 수신회로에 반사광량에 비례하는 출력 DC 전압을 측정하면 실시간으로 반사광의 강도를 측정할 수 있다는 점에 주목하여 정밀한 반사광을 측정할 수 있는 회로를 개발하였다.
  • 이에 본 연구에서는 측정하고자 하는 목표물인 표적으로부터 반사되어 돌아오는 반사광의 강도에 따라 애벌런치 포토다이오드(APD; Avalanche Photo Diode)에 출력신호의 위상 지연이 발생하며, 이 위상 지연 차로 인한 레이저 변위기이 측정오차가 매우 클 뿐만 아니라 이를 측정하기 위한 적절한 계측기가 없다는 문제점을 해결하기 위한 방법으로 실시간으로 정밀한 광량 측정기법을 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이저를 이용한 측정 기술의 활용 분야는? 레이저를 이용한 레이저 측정 기법은 측정하고자 하는 대상 물체를표적으로 하여 측정원으로부터 레이저를 표적에 발사시킨 후 표적에서 되돌아오는 레이저의 파장을 측정하여 레이저를 발생시킨 장소와 목표물까지의 거리를 정밀하게 측정하는 기술을 말한다. 레이저를 이용한 측정 기술은 산업용, 과학용뿐만 아니라 레저용, 군사용 등에 원격 표적 거리에서 반사 및 무반사 기법을 이용하여 측정 대상 물체를 접촉하지 않고 측정을 수행하는데 폭넓게 사용되고 있다.
레이저를 이용한 레이저 측정 기법이란? 이 중에서 레이저를 이용한 거리 및 방위 측정 기술이 최근 많은 관심을 받아왔으며 많은 관련 제품이 상품화되어 현장에 적용되고 있다. 레이저를 이용한 레이저 측정 기법은 측정하고자 하는 대상 물체를표적으로 하여 측정원으로부터 레이저를 표적에 발사시킨 후 표적에서 되돌아오는 레이저의 파장을 측정하여 레이저를 발생시킨 장소와 목표물까지의 거리를 정밀하게 측정하는 기술을 말한다. 레이저를 이용한 측정 기술은 산업용, 과학용뿐만 아니라 레저용, 군사용 등에 원격 표적 거리에서 반사 및 무반사 기법을 이용하여 측정 대상 물체를 접촉하지 않고 측정을 수행하는데 폭넓게 사용되고 있다.
산업 설비 및 공장자동화 설비에서 보다 정밀하게 거리 및 방위를 측정하는 방법은? 이러한 요구를 반영하여 산업 설비 및 공장자동화 설비에서 보다 정밀하게 거리 및 방위를 측정하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 정밀한 거리 및 방위 측정을 위한 방법으로는 초음파, 레이저 등이 이용되고 있다. 이 중에서 레이저를 이용한 거리 및 방위 측정 기술이 최근 많은 관심을 받아왔으며 많은 관련 제품이 상품화되어 현장에 적용되고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. S. Donati, Electro-Optical Instrumentation. Upper Saddle River, NJ: Prentice-hall, 2004. 

  2. M. C. Amann, T. Bosch, M. Lescure, R. Myllyla, and M. Rioux, "Laser ranging: A critical review of usual techniques for distance measurement," Opt. Eng., vol. 40, no. 1. pp. 10-19, 2001. 

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  3. 배영철, 김이곤, 박종배, 김천석, 조의주, 서종주, 아지모프, 구영덕, "고정밀 레이저 거리 계측기 개발에 관한 연구", 한국해양정보통신학회논문지, 10권 12호, pp. 2296-2302, 2006. 

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  4. 배영철, 박종배, 조의주, 강기웅, 강건일, 김현우, 김은주, "고정밀 레이저 거리 계측기용 디지털 복조 회로 개발에 관한 연구", 한국해양정보통신학회논문지, 12권 4호, pp. 730-736, 2008. 

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  5. M.J. Rudd, "A laser Doppler velocimeter employing the laser as a mixer-oscillator", J. of Phys. E, vol. 1, pp. 723-726, 1968. 

    상세보기 crossref

  6. J. W. Foreman, E. W. George and R. D. Lewis, " Measurement of localized flow velocities in gases with a laser Doppler flowmeter", Appl. Phys. Lett. vol. 7, pp.77-78, 1965. 

    상세보기 crossref

  7. 배영철, 박종배, 조의주, 강기웅, 강건일, 김현우, 김은주, "고정밀 레이저 변위를 위한 레이저 반사신호 레벨의 변동최소화 기법에 관한 연구", 한국전자통신학회논문지 제 3권 제1호, pp. 12-18, 2008. 

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