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測試測量

激光測距儀的測量原理及使用問題

星之球激光 來源:中國化工儀器網(wǎng)2012-08-27 我要評論(0 )   

隨著科技的發(fā)展越來越多的人知道了解了 激光測距儀 ,下面簡單介紹一下激光測距儀的原理和使用方法。 激光測距儀是利用 激光 對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距...

        隨著科技的發(fā)展越來越多的人知道了解了激光測距儀,下面簡單介紹一下激光測距儀的原理和使用方法。

     激光測距儀是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標(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,計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間,計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。

     若激光是連續(xù)發(fā)射的,測程可達(dá)40公里左右,并可晝夜進(jìn)行作業(yè)。若激光是脈沖發(fā)射的,一般絕對精度較低,但用于近距離測量,可以達(dá)到很好的相對精度。

     激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確,其誤差僅為其它光學(xué)測距儀的五分之一到數(shù)百分之一,因而被廣泛用于地形測量,戰(zhàn)場測量,坦克,飛機(jī),艦艇和火炮對目標(biāo)的測距,測量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。

     隨著技術(shù)日益成熟,工業(yè)上也逐漸開始使用激光測距儀。國內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點的微型測距儀,可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控、礦山、港口等領(lǐng)域。

 

     激光測距儀主要分類

     一維激光測距儀:用于距離測量、定位;

     二維激光測距儀:用于輪廓測量,定位、區(qū)域監(jiān)控等領(lǐng)域;

     三維激光測距儀:用于三維輪廓測量,三維空間定位等領(lǐng)域。

 

 

     激光測距儀的測量原理

  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。相位測距技術(shù)的測距精度高但作用距離有限主要用于高精度大地測量。眾所周知,光在給定介質(zhì)的傳播速度是一定的,因此,通過測量光在參考點和被測點之間的往返傳播時間,即可給出目標(biāo)和參考點之間的距離。

     相位測距法是通過強(qiáng)度調(diào)制的連續(xù)光波在往返傳播過程中的相位變化來測量光束的往返傳播時間,其計算公式如下:#p#分頁標(biāo)題#e#

     t=Φ/2πf

     式中,t為光波往返傳播時間(s);Φ為調(diào)制光波的相位變化量(rad); f為調(diào)制頻率(Hz)。

     光的往返傳播時間得到后,目標(biāo)至參考點的距離可由下式求得

     R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)

     式中,R為目標(biāo)至參考點距離(m);c為光波傳播速度(m/s);λ為調(diào)制光波波長(m)。

     相位位移是以2π為周期變化的,因此有

     Φ=(N+n).2π

     式中,N為相位變化整周期數(shù);n為相位變化非整周期數(shù)。

     由以上兩式可知

     R=λ/2×(N+n)

     上式表明,只要測出發(fā)射和接收光波的相位差,即可得到目標(biāo)的距離。因此相位測距可理解為以調(diào)制光波半波長為“測量尺度"的距離測量方法。

 

  激光測距儀使用常見問題解答

     1.利用紅外線測距或激光測距的原理是什么?

     測距原理基本可以歸結(jié)為測量光往返目標(biāo)所需要時間,然后通過光速c=299792458m/s和大氣折射系數(shù)n計算出距離D。由于直接測量時間比較困難,通常是測定連續(xù)波的相位,稱為測相式測距儀。當(dāng)然,也有脈沖式測距儀。

     需要注意,測相并不是測量紅外或者激光的相位,而是測量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測距儀,用于房屋測量,其工作原理與此相同。#p#分頁標(biāo)題#e#

     2.被測物體平面必須與光線垂直么?

     通常精密測距需要全反射棱鏡配合,而房屋量測用的測距儀,直接以光滑的墻面反射測量,主要是因為距離比較近,光反射回來的信號強(qiáng)度夠大。與此可以知道,一定要垂直,否則返回信號過于微弱將無法得到精確距離。

     3.若被測物體平面為漫反射是否可以?

     通常也是可以的,實際工程中會采用薄塑料板作為反射面以解決漫反射嚴(yán)重的問題。

     4.超聲波測距精度比較低,現(xiàn)在很少使用。

 

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