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测距仪的距仪原理解析

2018/04/18 66

根据光学、声学和电磁波学原理设计的,用于距离测量的仪器。
测距仪是一种航迹推算仪器,用于测量目标距离,进行航迹推算。测距仪的形式很多,通常是一个长形圆筒,由物镜、目镜、测距转钮组成,用来测定目标距离。
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。脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 1米左右。另外,此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。
 
激光测距是光波测距中的一种测距方式,如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t,则A、B两点间距离D可用下列表示。
 
D=ct/2
 
式中:
 
D--测站点A、B两点间距离;
 
c--光在大气中传播的速度;
 
t--光往返A、B一次所需的时间。
 
由上式可知,要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。
 
相位式激光测距仪
 
相位式激光测距仪是用无线电波段的频率,对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟,再根据调制光的波长,换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间,如图所示。
 
相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高,一般为毫米级,为了有效的反射信号,并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上,对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。
 
若调制光角频率为ω,在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ,则对应时间t 可表示为:
 
t=φ/ω
 
将此关系代入(3-6)式距离D可表示为
 
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
 
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
 
式中:
 
φ--信号往返测线一次产生的总的相位延迟。
 
ω--调制信号的角频率,ω=2πf。
 
U--单位长度,数值等于1/4调制波长
 
N--测线所包含调制半波长个数。
 
Δφ--信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。
 
ΔN--测线所包含调制波不足半波长的小数部分。
 
ΔN=φ/ω
 
为了测得不足π的相角φ,可以通过不同的方法来进行测量,通常应用最多的是延迟测相和数字测相,目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。

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