随着全球气候变化加剧,极端恶劣天气频繁增多,大型山体滑坡事故时有发生,因此,世界各国都在大兴水利设施建设,发展新能源,应对极端天气变化。同时,基础设施投资继续加大,高速铁路,城市内部高架桥遍布全球。对山体滑坡事故、水坝、桥梁等安全监测和预警尤为重要,一旦发生此类事故,伤亡损失巨大。基于激光测距的激光微小位移监测技术可对局部危险目标进行微小位移监测和预警,目标的位移变化超过预警阈值时,监测系统发出警报,减少避免生命财产损失。系统实现了无接触监测,距离远,精度高,成本低。论文主要对激光微小位移监测系统中的关键技术进行了研究,即远距离和高精度两项关键技术指标:(1)远距离监测的实现主要有两点:一是通过增强测试信号的功率,提高信号的能量,采用高功率脉冲式半导体激光器SPL PL90-3作为信号光源,利用FPGA产生触发信号,EL7104C作为场效应管驱动模块,以场效应管(IRF640N)为核心开关器件设计了大电流窄脉冲可调驱动电路,通过实验测试,分析了影响脉冲电流峰值大小和脉宽的关键因素,并通过光谱特性和P-I曲线的测试进一步验证了驱动电路的实际效果,脉冲电流峰值可达30A,脉宽30ns可调,激光脉冲的峰值功率输出可达70W。二是对出射激光进行准直处理,使得光斑能量更加集中,传输距离更远。(2)高精度的实现主要有两点:一是双光束瞄准系统的设计,首先对半导体激光器耦合特性进行了ZEMAX仿真分析和实验测试,出射激光耦合到光纤后与可见激光进行合束并准直,准直光斑对目标监测点准确定位,减小测试数据的不确定性,提高测量精度。二是回波信号采用雪崩光电探测器(APD)进行探测,利用互阻放大器NE5210和OPA695设计了探测电路,灵敏度高,探测脉宽在100ns以内。同时采用ADN8831温控芯片和半导体制冷片(TEC)设计了APD温控模块,有效抑制了雪崩电压随温度的波动,同时加入滤光片,降低了探测信号的噪声和干扰,确保了信号的稳定度和可靠性,提高了测试数据的精度。经过实际测试,系统实现了至少1000米距离处的位移监测,可对滑坡事故、水坝、桥梁安全进行有效监测和预警,可有效减少和避免生命财产的损失。