激光測距:
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(diǎn)間往返一次所需時間為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一次所需的時間。
由上式可知,要測量A、B距離實(shí)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,光測激距儀通??煞譃槊}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,如下圖所示。
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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(diǎn)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)用較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,且能快速準(zhǔn)確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測量、房屋建筑面積測量中較新型的長度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具?,F(xiàn)應(yīng)用較多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式激光測距儀。
手持式激光測距儀使用注意事項(xiàng)
DISTO及其他手持式激光測距儀,由于采用激光進(jìn)行距離測量,而脈沖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(zhǔn)發(fā)射口直視,也不要用瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡觀察光滑反射面,以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規(guī)范進(jìn)行測量。野外測量時不可將儀器發(fā)射口直接對準(zhǔn)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(chǎn)的手持式激光測距儀功能鍵略有異同,但只要認(rèn)真閱讀使用說明書,就會充分發(fā)揮手持式激光測距儀在房屋建筑面積測量和其他精密工程測量中的作用。
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(jì)時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間,計(jì)算出從觀測者到目標(biāo)的距離。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。
原理:
1.利用紅外線測距或激光測距的原理
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(jì)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,典型的是WILD的DI-3000。
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。
2.測物體平面必須與光線垂直
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?yàn)榫嚯x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.可以測物體平面為漫反射
通常也是可以的,實(shí)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,使用比較少。
5.激光測距儀精度可達(dá)到1毫米誤差,適合各種高精度測量用途
選購:
在選購測距儀時,需要考慮的幾點(diǎn):
1.測量范圍
2.測量精度
3.使用的場合
基本分為以下幾種情況:
a) 只需要在幾米或者十幾米范圍之內(nèi)進(jìn)行距離測量,
且精度要求不高的情況下。
激光測距儀
激光測距儀
建議--可選用"超聲波測距儀"。
備注--超聲波測距儀測量的效果受環(huán)境影響較大,穩(wěn)定和方向性較激光測距儀差,但價格相對便宜,適合與室內(nèi)測量。
b) 測量距離不長,多用于室內(nèi),精度要求高。
建議--可選購"手持式激光測距儀"。
備注--手持式激光測距儀比較適合在室內(nèi)使用,測量精度及效果都非常不錯。
(如用戶需要在室外的環(huán)境下進(jìn)行探測的話,建議配上專業(yè)的激光瞄準(zhǔn)器和反射板,結(jié)合使用才能達(dá)到預(yù)期的測程及效果。)
c) 測量距離較遠(yuǎn),多用于戶外使用。
建議--選購"望遠(yuǎn)鏡式激光測距儀"(即:激光測距望遠(yuǎn)鏡)