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激光測距儀的特點以及原理

激光測距儀應(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/戶外運動等。

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，測距儀同時記錄激光往返的時間。光速和往返時間的乘積的一半，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(jù)測量時間方法的不同，激光測距儀通常可分為脈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)往返測線所需的時間，如圖所示。

　　相位式激光測距儀一般應(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)制半波長個數(shù)。

　　Δφ——信號往返測線一次產(chǎn)生相位延遲不足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)是一個常數(shù)，此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數(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)，而目前推出的手持式激光測距儀是脈沖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(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新型的長度計量標(biāo)準(zhǔn)器具。現(xiàn)應(yīng)用多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式激光測距儀和圖雅得Trueyard 激光測距望遠(yuǎn)鏡等。

　　◆遠(yuǎn)距離測量，在無反光板和反射率低的情況下能測量較遠(yuǎn)的距離；

　　◆有同步輸入端，可多個傳感器同步測量；

　　◆測量范圍廣，響應(yīng)時間短；

　　◆外形設(shè)計緊湊，易于安裝，便于操作；

　　◆可測量各種物體距離（不需反射鏡）； ◆增加濾光鏡可測高溫被測體；

　　◆可見光容易對準(zhǔn)被測體；

　　◆LDM42響應(yīng)速度高達(dá)50Hz；

　　◆高測量精度3mm，分辨率0.1mm；

　　◆輸出：串行口RS232/RS422, 模擬輸出4～20mA , 模擬口和開關(guān)值可軟件設(shè)置；

　　◆LDM43帶Profibus DP和SSI總線接口，容易融入工業(yè)現(xiàn)場總線；

　　◆有外同步輸入；

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