半导体激光测距仪因其具有非接触、精度高、体积小、成本低等优点被广泛应用于军事、航天、机器人视觉、工业自动生产线和测绘等领域。相位法激光测距采用多频调制和高精度的相差测量技术可以在大范围内实现毫米甚至更高精度的测量,但现有的测量装置由于存在多频调制电路复杂和没有很好的解决相差测量的高精度和快速测量之间的矛盾问题,使得相位法激光测距很难应用于大范围目标快速的跟踪测量。本文着重对多频调制及相差测量环节进行了深入研究以提高大量程测距的测量速度和精度。主要研究内容如下:针对用振荡电路产生多频调制源频率稳定性差、容易产生漂移及频率调整灵活性差等问题,设计了基于直接数字合成技术的高精度双频调制信号产生电路,同时该电路还为后续差频测相提供高稳定的本振信号;设计了基于压控恒流源的半导体激光功率直接内调制电路,该电路与上述调制信号源相结合可实现对半导体激光功率的高频调制,且调制频率可灵活调整,可在实现多频调制的同时实现快速测尺频率切换;在对传统自动数字测相法的误差进行分析的基础上采用了多周期同步数字测相方法,对其误差进行了分析,并采用可编程逻辑器件(CPLD)加以实现。该方法可以有效的消除因本振信号频率漂移及闸门信号与被测信号的非同步引起的测相误差,同时提高了测量速度。试验结果表明,以上关键技术的研究在有效的提高大量程激光测距的测量速度的同时保证了测距精度,提高了整个装置的数字化程度。