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激光測(cè)距儀工作原理

來(lái)源:連云港金升科技有限公司   2015年03月06日 11:18  

連云港金升科技供應(yīng)瑞士徠卡、德國(guó)博世、德國(guó)喜利得、美國(guó)艾普瑞、美國(guó)鐳仕奇、日本尼康、美國(guó)圖帕斯、美國(guó)博士能等品牌激光測(cè)距儀,歡迎選購(gòu)!

激光測(cè)距儀分為兩類(lèi),一類(lèi)是手持激光測(cè)距儀,這類(lèi)測(cè)距儀測(cè)量距離比較短,一般為40-250米,測(cè)量精度高。另外一類(lèi)是激光測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡,這類(lèi)激光測(cè)距儀測(cè)量距離遠(yuǎn),一般為500-2000米,zui長(zhǎng)測(cè)量距離可以達(dá)到2公里。

激光測(cè)距儀,是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光,由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束,計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間,計(jì)算出從觀(guān)測(cè)者到目標(biāo)的距離。激光測(cè)距儀重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)單速度快而準(zhǔn)確,其誤差僅為其它光學(xué)測(cè)距儀的五分之一到數(shù)百分之一。

    激光測(cè)距儀一般采用兩種方式來(lái)測(cè)量距離:脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過(guò)程是這樣的:測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收,測(cè)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(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度是一般是在+/- 1米左右。另外,此類(lèi)測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是15米左右。

  激光測(cè)距是光波測(cè)距中的一種測(cè)距方式,如果光以速度c在空氣中傳播在A(yíng)、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=ct/2

  式中:

  D——測(cè)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(cè)量A、B距離實(shí)際上是要測(cè)量光傳播的時(shí)間t,根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法的不同,激光測(cè)距儀通??煞譃槊}沖式和相位式兩種測(cè)量形式。

  相位式激光測(cè)距儀

  相位式激光測(cè)距儀是用無(wú)線(xiàn)電波段的頻率,對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線(xiàn)一次所產(chǎn)生的相位延遲,再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng),換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線(xiàn)所需的時(shí)間,如圖所示。

  相位式激光測(cè)距儀一般應(yīng)用在精密測(cè)距中。由于其精度高,一般為毫米級(jí),為了有效的反射信號(hào),并使測(cè)定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱(chēng)的某一特定點(diǎn)上,對(duì)這種測(cè)距儀都配置了被稱(chēng)為合作目標(biāo)的反射鏡。

  若調(diào)制光角頻率為ω,在待測(cè)量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ,則對(duì)應(yīng)時(shí)間t 可表示為:

  t=φ/ω

  將此關(guān)系代入(3-6)式距離D可表示為

  D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)

  =c/4f (N+ΔN)=U(N+)

  式中:

  φ——信號(hào)往返測(cè)線(xiàn)一次產(chǎn)生的總的相位延遲。

  ω——調(diào)制信號(hào)的角頻率,ω=2πf。

  U——單位長(zhǎng)度,數(shù)值等于1/4調(diào)制波長(zhǎng)

  N——測(cè)線(xiàn)所包含調(diào)制半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)。

  Δφ——信號(hào)往返測(cè)線(xiàn)一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。

  ΔN——測(cè)線(xiàn)所包含調(diào)制波不足半波長(zhǎng)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(cè)量變成了測(cè)線(xiàn)所包含半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量和不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分的測(cè)量即測(cè)N或φ,由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電測(cè)相技術(shù)的發(fā)展,已使φ的測(cè)量達(dá)到很高的精度。

  為了測(cè)得不足π的相角φ,可以通過(guò)不同的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量,通常應(yīng)用zui多的是延遲測(cè)相和數(shù)字測(cè)相,目前短程激光測(cè)距儀均采用數(shù)字測(cè)相原理來(lái)求得φ。

  由上所述一般情況下相位式激光測(cè)距儀使用連續(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號(hào)的激光束,為了獲得測(cè)距高精度還需配置合作目標(biāo),而目前推出的手持式激光測(cè)距儀是脈沖式激光測(cè)距儀中又一新型測(cè)距儀,它不僅體積小、重量輕,還采用數(shù)字測(cè)相脈沖展寬細(xì)分技術(shù),無(wú)需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級(jí)精度,測(cè)程已經(jīng)超過(guò)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(cè)量、房屋建筑面積測(cè)量中型的長(zhǎng)度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具。

    

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