激光測距的原理

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1、激光測距的原理激光測距儀一般采用兩種方式來測量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測距的過程是這樣的：測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測距儀和被測量物體之間的距離。脈沖法測量距離的精度是一般是在+/-1米左右。另外，此類測距儀的測量盲區(qū)一般是15米左右。激光測距儀的應(yīng)用領(lǐng)域：激光測距儀已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：電力，水利，通訊，環(huán)境，建筑，地質(zhì)，警務(wù)，消防，爆破，航海，鐵路，反恐/軍事，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，房地產(chǎn)，休閑/戶外運(yùn)動(dòng)等。激光測距儀的“安全”和“不安全”：顧名思義，激光測距儀是用激光做為主要工作物質(zhì)來

2、進(jìn)行工作的。目前，市場上的激光測距儀的工作物質(zhì)主要有以下幾種：工作波長為905納米和1540納米的半導(dǎo)體激光，工作波長為1064納米的YAG激光。1064納米的波長對人體皮膚和眼睛是害的，特別是如果眼睛不小心接觸到1064納米波長的激光，對眼睛的傷害可能將是永久性的。所以，在國外，手持激光測距儀中，完全取締了1064納米的激光。在國內(nèi)，某些廠家還有生產(chǎn)1064納米的激光測距儀。對于905納米和1540納米的激光測距儀，我們就稱之為“安全”的。對于1064納米的激光測距儀，由于它對人體具有潛在的危害性，所以我們就稱之為“不安全”的。激光測距儀激光測距原理：激光測距是光波測距中的一

3、種測距方式，如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t，則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示。D=c*t/2（式1）式中：D——測站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離；c——光在大氣中傳播的速度；t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間。由上式可知，要測量A、B距離實(shí)際上是要測量光傳播的時(shí)間t，根據(jù)測量時(shí)間方法的不同，激光測距儀通?？煞譃槊}沖式和相位式兩種測量形式。相位式激光測距儀：相位式激光測距儀是用無線電波段的頻率，對激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經(jīng)往返測線所需的時(shí)間。相位式激光測距儀一

4、般應(yīng)用在精密測距中。由于其精度高，一般為毫米級，為了有效的反射信號，并使測定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)上，對這種測距儀都配置了被稱為合作目標(biāo)的反射鏡。若調(diào)制光角頻率為ω，在待測量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ，則對應(yīng)時(shí)間t可表示為：t=φ/ω將此關(guān)系代入式1中，則距離D可表示為D=1/2ct=1/2c·φ/ω=c/(4πf)(Nπ+Δφ)=c/4f(N+ΔN)=U(N+)式中：φ——信號往返測線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。ω——調(diào)制信號的角頻率，ω=2πf。U——單位長度，數(shù)值等于1/4調(diào)制波長N——測線所包含調(diào)制半波長個(gè)數(shù)。Δφ——信號往返測線一次產(chǎn)生相位延遲不足

5、π部分。ΔN——測線所包含調(diào)制波不足半波長的小數(shù)部分。ΔN=φ/ω在給定調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個(gè)常數(shù)，此時(shí)距離的測量變成了測線所包含半波長個(gè)數(shù)的測量和不足半波長的小數(shù)部分的測量即測N或φ，由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無線電測相技術(shù)的發(fā)展，已使φ的測量達(dá)到很高的精度。為了測得不足π的相角φ，可以通過不同的方法來進(jìn)行測量，通常應(yīng)用最多的是延遲測相和數(shù)字測相，目前短程激光測距儀均采用數(shù)字測相原理來求得φ。由上所述一般情況下相位式激光測距儀使用連續(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號的激光束，為了獲得測距高精度還需配置合作目標(biāo)，而目前推出的激光測距儀是脈沖式激光測距儀中又一新型測距儀，它

6、不僅體積小、重量輕，還采用數(shù)字測相脈沖展寬細(xì)分技術(shù)，無需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級精度，測程已經(jīng)超過100m，且能快速準(zhǔn)確地直接顯示距離，是短程精度精密工程測量、房屋建筑面積測量中最新型的長度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具?，F(xiàn)應(yīng)用最多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列激光測距儀。激光測距儀使用注意事項(xiàng)：DISTO及其他手持式激光測距儀，由于采用激光進(jìn)行距離測量，而脈沖激光束是能量非常集中的單色光源，所以在使用時(shí)不要用眼對準(zhǔn)發(fā)射口直視，也不要用瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡觀察光滑反射面，以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規(guī)范進(jìn)行測量。野外測量時(shí)不可將儀器發(fā)射口直接對準(zhǔn)太陽以免燒壞儀器光敏元件。