激光测距仪的测量原理及方法-仪表展览网

激光测距仪的测量原理及方法

2012/12/18 9:09:49

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。
激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。相位测距技术的测距精度高,但作用距离有限,主要用于高精度大地测量。众所周知，光在给定介质的传播速度是一定的，因此，通过测量光在参考点和被测点之间的往返传播时间，即可给出目标和参考点之间的距离。

相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间，其计算公式如下：

t=Φ/2πf

式中，t为光波往返传播时间（s）；Φ为调制光波的相位变化量（rad）; f为调制频率（Hz）。

光的往返传播时间得到后，目标至参考点的距离可由下式求得

R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)

式中，R为目标至参考点距离（m）；c为光波传播速度（m/s）；λ为调制光波波长（m）。

相位位移是以2π为周期变化的，因此有

Φ=（N+△n）.2π

式中，N为相位变化整周期数；△n为相位变化非整周期数。

由以上两式可知

R=λ/2×（N+△n）

上式表明，只要测出发射和接收光波的相位差，即可得到目标的距离。因此相位测距可理解为以调制光波半波长为“测量尺度”的距离测量方法。