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手持式激光測距儀激光測距原理

所屬目錄:儀器知識瀏覽次數:1488發布日期:2018-12-13作者:PLB-writer

  激光測距是光波測距中的一種測距方式,如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點間往返一次所需時間為t,則A、B兩點間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中:D――測站點A、B兩點間距離;
c――光在大氣中傳播的速度;
t――光往返A、B一次所需的時間。 
  由上式可知,要測量A、B距離實際上是要測量光傳播的時間t,根據測量時間方法的不同,激光測距儀通常可分為脈衝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,對激光束進行幅度調製並測定調製光往返測線一次所產生的相位延遲,再根據調製光的波長,換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經往返測線所需的時間。


  相位式激光測距儀一般應用在精密測距中。由於其精度高,一般為毫米級,為了有效的反射信號,並使測定的目標限製在與儀器精度相稱的某一特定點上,對這種測距儀都配置了被稱為合作目標的反射鏡。若調製光角頻率為ω,在待測量距離D上往返一次產生的相位延遲為φ,則對應時間t 可表示為:
t=φ/ω
將此關係代入(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――信號往返測線一次產生的總的相位延遲。
ω――調製信號的角頻率,ω=2πf。
U――單位長度,數值等於1/4調製波長
N――測線所包含調製半波長個數。
Δφ――信號往返測線一次產生相位延遲不足π部分。
ΔN――測線所包含調製波不足半波長的小數部分。
ΔN=φ/ω 


  在給定調製和標準大氣條件下,頻率c/(4πf)是一個常數,此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數的測量和不足半波長的小數部分的測量即測N或φ,由於近代精密機械加工技術和無線電測相技術的發展,已使φ的測量達到很高的精度。 


  為了測得不足π的相角φ,可以通過不同的方法來進行測量,通常應用最多的是延遲測相和數字測相,目前短程激光測距儀均采用數字測相原理來求得φ。 


  由上所述一般情況下相位式激光測距儀使用連續發射帶調製信號的激光束,為了獲得測距高精度還需配置合作目標,而目前推出的手持式激光測距儀是脈衝式激光測距儀中又一新型測距儀,它不僅體積小、重量輕,還采用數字測相脈衝展寬細分技術,無需合作目標即可達到毫米級精度,測程已經超過100m,且能快速準確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測量、房屋建築麵積測量中最新型的長度計量標準器具。現應用最多的是leica公司生產的DISTO係列手持式激光測距儀。


手持式激光測距儀使用注意事項
  DISTO及其他手持式激光測距儀,由於采用激光進行距離測量,而脈衝激光束是能量非常集中的單色光源,所以在使用時不要用眼對準發射口直視,也不要用瞄準望遠鏡觀察光滑反射麵,以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規範進行測量。野外測量時不可將儀器發射口直接對準太陽以免燒壞儀器光敏元件。


  以上以DISTO儀器為例簡要介紹了儀器部分測量功能,不同廠家生產的手持式激光測距儀功能鍵略有異同,但隻要認真閱讀使用說明書,就會充分發揮手持式激光測距儀在房屋建築麵積測量和其他精密工程測量中的作用。