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脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量.pdf(1.13 MB, 下载次数: 67)2010-4-25 13:33 上传点击文件名下载附件
激光测距仪是一种利用激光束测定距离的仪器。
其基本原理是，向待测距的物体发射激光脉冲并开始计时，接收到反射光时停止计时。这段时间即可以转换为激光器与目标之间的距离。
激光测距仪也可以发射多次激光脉冲，通过多普勒效应来确定物体是在远离还是在接近光源。
由于光速太快，这种仪器在测量近距离时并不准确。在需要小于毫米级别的高精度测距时，三角测量法更为适宜。
手持式激光测距仪激光测距原理 激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。
D=ct/2
式中：
D——测站点A、B两点间距离；
c——光在大气中传播的速度；
t——光往返A、B一次所需的时间。
由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。
相位式激光测距仪
相位式激光测距仪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，如下图所示。
相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。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。
若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为：
t=φ/ω
将此关系代入（3-6）式距离D可表示为
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
式中：
φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。
ω——调制信号的角频率，ω=2πf。
U——单位长度，数值等于1/4调制波长
N——测线所包含调制半波长个数。
Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。
ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。
ΔN=φ/ω
在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)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N或φ，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φ的测量达到很高的精度。
为了测得不足π的相角φ，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φ。
由上所述一般情况下相位式激光测距仪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激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，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100m，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。现应用最多的是leica公司生产的DISTO系列手持式激光测距仪。
手持式激光测距仪使用注意事项
DISTO及其他手持式激光测距仪，由于采用激光进行距离测量，而脉冲激光束是能量非常集中的单色光源，所以在使用时不要用眼对准发射口直视，也不要用瞄准望远镜观察光滑反射面，以免伤害人的眼睛。一定要按仪器说明书中安全操作规范进行测量。野外测量时不可将仪器发射口直接对准太阳以免烧坏仪器光敏元件。
以上以DISTO仪器为例简要介绍了仪器部分测量功能，不同厂家生产的手持式激光测距仪功能键略有异同
激光测距仪的测量原理及作用方法激光测距仪的测量原理及作用方法
随着科技的发展，似乎有大部分的人都还不晓得有激光测距仪，不了解激光测距仪。甚至有部分工人还在用卷尺量距离，用笔算面积‘体积等等。下面我介绍下激光测距仪的原理和使用方法，可以让工人们高效率，高精度的工作、学习。
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。
若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，但用于远距离测量，可以达到很好的相对精度。
世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的。美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。1961年，第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。
激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，因而被广泛用于地形测量，战场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮对目标的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。
由于激光测距仪价格不断下调，工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪，可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。
主要分类
一维激光测距仪
用于距离测量、定位；
二维激光测距仪（Scanning Laser Rangefinder）
用于轮廓测量，定位、区域监控等领域；
三维激光测距仪（3D Laser Rangefinder）
用于三维轮廓测量，三维空间定位等领域。
图:使用激光测量月球到地球距离的示意图
激光测距仪的测量原理及方法
1.利用红外线测距或激光测距的原理是什么？
测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c =299792458m/s和大气折射系数n 计算出距离D。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。当然，也有脉冲式测距仪，典型的是WILD的DI-3000
需要注意，测相并不是测量红外或者激光的相位，而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。建筑行业有一种手持式的激光测距仪，用于房屋测量，其工作原理与此相同。
2.被测物体平面必须与光线垂直么？
通常精密测距需要全反射棱镜配合，而房屋量测用的测距仪，直接以光滑的墙面反射测量，主要是因为距离比较近，光反射回来的信号强度够大。与此可以知道，一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。
3.若被测物体平面为漫反射是否可以？
通常也是可以的，实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。
4.超声波测距精度比较低，现在很少使用。
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