激光测距仪的原理

hongcheng1718

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<p><span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">激光测距仪</span></span></a></span>一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">测距仪</span></span></a></span>发射出的激光经被测量物体的反射后又被<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">测距仪</span></span></a></span>接收，<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">测距仪</span></span></a></span>同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在<span lang="EN-US">+/- 1<span lang="EN-US"><span lang="EN-US">米</span></span><span lang="EN-US">左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15<span lang="EN-US"><span lang="EN-US">米</span></span><span lang="EN-US">左右。 </span></span></span></p>

<p>　　激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度<span lang="EN-US">c</span>在空气中传播在<span lang="EN-US">A</span>、<span lang="EN-US">B</span>两点间往返一次所需时间为<span lang="EN-US">t</span>，则<span lang="EN-US">A</span>、<span lang="EN-US">B</span>两点间距离<span lang="EN-US">D</span>可用下列表示。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">D=ct/2 </span></p>

<p>　　式中：<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">D——</span>测站点<span lang="EN-US">A</span>、<span lang="EN-US">B</span>两点间距离；<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">c——</span>光在大气中传播的速度；<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">t——</span>光往返<span lang="EN-US">A</span>、<span lang="EN-US">B</span>一次所需的时间。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　由上式可知，要测量<span lang="EN-US">A</span>、<span lang="EN-US">B</span>距离实际上是要测量光传播的时间<span lang="EN-US">t</span>，根据测量时间方法的不同，<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">激光测距仪</span></span></a></span>通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　相位式激光测距仪<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　相位式<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com/"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">激光测距仪</span></span></a></span>是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间，如图所示。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　相位式激光测距仪一般应用在<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">激光测距仪</span></span></a></span>精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　若调制光角频率为<span lang="EN-US">ω</span>，在待测量距离<span lang="EN-US">D</span>上往返一次产生的相位延迟为<span lang="EN-US">φ</span>，则对应时间<span lang="EN-US">t </span>可表示为：<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">t=φ/ω </span></p>

<p>　　将此关系代入（<span lang="EN-US">3-6</span>）式距离<span lang="EN-US">D</span>可表示为<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ) </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">=c/4f(N+ΔN)=U(N+) </span></p>

<p>　　式中：<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">φ——</span>信号往返测线一次产生的总的相位延迟。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">ω——</span>调制信号的角频率，<span lang="EN-US">ω=2πf</span>。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">U——</span>单位长度，数值等于<span lang="EN-US">1/4</span>调制波长<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">N——</span>测线所包含调制半波长个数。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">Δφ——</span>信号往返测线一次产生相位延迟不足<span lang="EN-US">π</span>部分。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">ΔN——</span>测线所包含调制波不足半波长的小数部分。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　<span lang="EN-US">ΔN=φ/ω </span></p>

<p>　　在给定调制和标准大气条件下，频率<span lang="EN-US">c/(4πf)</span>是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测<span lang="EN-US">N</span>或<span lang="EN-US">φ</span>，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使<span lang="EN-US">φ</span>的测量达到很高的精度。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　为了测得不足<span lang="EN-US">π</span>的相角<span lang="EN-US">φ</span>，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得<span lang="EN-US">φ</span>。<span lang="EN-US"> </span></p>

<p>　　由上所述一般情况下相位式<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">激光测距仪</span></span></a></span>使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距
高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">激光测距仪</span></span></a></span>是脉冲式<span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com"><span lang="EN-US"><span lang="EN-US">激光测距仪</span></span></a></span>中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无
需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过<span lang="EN-US">100m</span>，且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。</p>

<p><span lang="EN-US"><a href="http://www.hcjyet.com/">http://www.hcjyet.com</a></span></p>

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