激光測距(ju)儀(yi)的(de)原(yuan)理及(ji)應用(yong)

激(ji)光測距(ju)儀(yi)的(de)原(yuan)理及(ji)應用(yong)

壹、激(ji)光測距(ju)儀(yi)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理是怎樣(yang)的？

　　激(ji)光測距(ju)儀(yi)壹般采(cai)用(yong)兩(liang)種方(fang)式(shi)來測(ce)量距(ju)離：脈沖(chong)法(fa)和相(xiang)位(wei)法(fa)。脈沖(chong)法(fa)測距(ju)的(de)過程是這樣的：測距(ju)儀(yi)發(fa)射出的激(ji)光經被測量物(wu)體的(de)反射後(hou)又(you)被測距儀(yi)接收，測距(ju)儀(yi)同(tong)時(shi)記錄激(ji)光往返(fan)的(de)時間。光速和(he)往返(fan)時(shi)間(jian)的乘積(ji)的壹半，就是測距(ju)儀(yi)和(he)被測量物(wu)體之間的(de)距離。脈沖(chong)法(fa)測量(liang)距(ju)離的精度是壹般是在+/- 1米左(zuo)右。另外，此(ci)類測距儀(yi)的(de)測(ce)量(liang)盲區壹般是15米左(zuo)右。

二(er)、激(ji)光測距(ju)儀(yi)的(de)應用(yong)領域主(zhu)要是那些(xie)方(fang)面(mian)？

　　激(ji)光測距(ju)儀(yi)已(yi)經被廣泛(fan)應用(yong)於(yu)以(yi)下(xia)領域：電(dian)力，水利(li)，通訊(xun)，環境(jing)，建築，地(di)質，警(jing)務，，爆(bao)破(po)，航(hang)海(hai)，鐵路(lu)，反恐(kong)/，農(nong)業，林(lin)業(ye)，房(fang)地(di)產，休(xiu)閑/戶(hu)外運(yun)動(dong)等。

三(san)、為(wei)什(shen)麽(me)激(ji)光測距(ju)儀(yi)還(hai)有所(suo)謂“安全”和“不安全”的區別？

　　顧名思義，激(ji)光測距(ju)儀(yi)是用激(ji)光做(zuo)為(wei)主(zhu)要(yao)工作(zuo)物(wu)質來進(jin)行工(gong)作(zuo)的(de)。目(mu)前(qian)，市(shi)場(chang)上的手(shou)持(chi)式(shi)激光測距(ju)儀(yi)的(de)工(gong)作(zuo)物(wu)質主要(yao)有以(yi)下(xia)幾(ji)種：工作(zuo)波長為(wei)905納米和1540納米的半(ban)導體激光，工作(zuo)波長為(wei)1064納米的YAG激(ji)光。1064納米的波長對人體皮膚(fu)和(he)眼睛是害的(de)，特別(bie)是如(ru)果眼睛不(bu)小心(xin)接觸(chu)到了1064納米波長的激光，對眼睛的(de)傷(shang)害(hai)可能將是*性的。所(suo)以(yi)，在國(guo)外，手(shou)持(chi)激(ji)光測距(ju)儀(yi)中，*取(qu)締了1064納米的激(ji)光。在國(guo)內(nei)，某(mou)些廠(chang)家還(hai)有生(sheng)產(chan)1064納米的激(ji)光測距(ju)儀(yi)。　　

　　對(dui)於(yu)905納米和1540納米的激(ji)光測距(ju)儀(yi)，我(wo)們就稱(cheng)之為(wei)“安全”的。對於(yu)1064納米的激(ji)光測距(ju)儀(yi)，由(you)於(yu)它對(dui)人體具有潛(qian)在(zai)的危(wei)害性，所以(yi)我(wo)們就稱(cheng)之為(wei)“不(bu)安全”的。

手(shou)持(chi)式(shi)激光測距(ju)儀(yi)激(ji)光測距(ju)原(yuan)理

　　激(ji)光測距(ju)是光波測距中的(de)壹種測距(ju)方(fang)式(shi)，如(ru)果光以(yi)速度c在(zai)空(kong)氣中傳(chuan)播(bo)在A、B兩(liang)點間往(wang)返壹次所(suo)需(xu)時間為(wei)t，則(ze)A、B兩(liang)點間距(ju)離D可用下(xia)列表(biao)示。

　　D=ct/2

　　式(shi)中：

　　D——測(ce)站點A、B兩(liang)點間距(ju)離；

　　c——光在大氣中傳(chuan)播(bo)的速度；

　　t——光往返(fan)A、B壹次所(suo)需(xu)的時間(jian)。

　　由(you)上式可(ke)知，要測(ce)量(liang)A、B距(ju)離實(shi)際上是要測(ce)量光傳(chuan)播(bo)的時(shi)間t，根(gen)據(ju)測量(liang)時(shi)間(jian)方(fang)法(fa)的不(bu)同(tong)，激(ji)光測距(ju)儀(yi)通常可(ke)分(fen)為(wei)脈(mai)沖(chong)式和(he)相位(wei)式(shi)兩(liang)種測量(liang)形式。

相(xiang)位(wei)式(shi)激(ji)光測距(ju)儀(yi)

相(xiang)位(wei)式(shi)激(ji)光測距(ju)儀(yi)是用無線電(dian)波段(duan)的頻(pin)率(lv)，對激(ji)光束進(jin)行幅(fu)度調(tiao)制(zhi)並(bing)測定調(tiao)制(zhi)光往返(fan)測(ce)線壹次所(suo)產(chan)生的相(xiang)位(wei)延(yan)遲(chi)，再根(gen)據(ju)調制(zhi)光的波長，換算此(ci)相位(wei)延(yan)遲(chi)所代表(biao)的距離。即用間接方(fang)法(fa)測定出光經往(wang)返(fan)測線所需(xu)的時(shi)間，如(ru)圖(tu)所示。

相(xiang)位(wei)式(shi)激(ji)光測距(ju)儀(yi)壹般應用(yong)在精密測距中。由(you)於(yu)其(qi)精度高(gao)，壹般為(wei)毫米級，為(wei)了有效(xiao)的(de)反(fan)射信(xin)號，並使測(ce)定的(de)目(mu)標(biao)限(xian)制(zhi)在與儀(yi)器(qi)精度相(xiang)稱(cheng)的(de)某壹特定點上，對這種測距(ju)儀(yi)都(dou)配置了被稱為(wei)合作(zuo)目(mu)標(biao)的(de)反射鏡(jing)。

　　若(ruo)調(tiao)制(zhi)光角(jiao)頻(pin)率(lv)為(wei)ω，在(zai)待(dai)測(ce)量(liang)距(ju)離D上往返(fan)壹次產(chan)生(sheng)的相位(wei)延(yan)遲(chi)為(wei)φ，則(ze)對(dui)應時(shi)間t 可表(biao)示為(wei)：

　　t=φ/ω

　　將(jiang)此(ci)關系(xi)代(dai)入(ru)（3-6）式(shi)距(ju)離D可表(biao)示為(wei)

　　D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)

　　=c/4f (N+ΔN)=U(N+)

　　式(shi)中：

　　φ——信(xin)號往返(fan)測(ce)線壹次產(chan)生(sheng)的總的(de)相位(wei)延(yan)遲(chi)。

　　ω——調(tiao)制信(xin)號的角(jiao)頻(pin)率(lv)，ω=2πf。

　　U——單(dan)位(wei)長(chang)度，數(shu)值(zhi)等(deng)於(yu)1/4調(tiao)制波長

　　N——測(ce)線所包(bao)含調(tiao)制半(ban)波長個數。

　　Δφ——信(xin)號往返(fan)測(ce)線壹次產(chan)生(sheng)相位(wei)延(yan)遲(chi)不足π部分(fen)。　

　　ΔN——測(ce)線所包(bao)含調(tiao)制波不足半波長的小數部分(fen)。

　　ΔN=φ/ω　

　　在(zai)給定調(tiao)制(zhi)和標(biao)準大氣條(tiao)件(jian)下(xia)，頻(pin)率(lv)c/(4πf)是壹個常(chang)數(shu)，此(ci)時距離的測量變(bian)成了測線所包(bao)含半(ban)波長個數的測量和(he)不足半波長的小數部分(fen)的(de)測(ce)量(liang)即測N或φ，由於(yu)近(jin)代精密機(ji)械(xie)加工(gong)技(ji)術(shu)和無線電(dian)測(ce)相技(ji)術(shu)的發(fa)展，已(yi)使φ的(de)測(ce)量達(da)到很(hen)高的(de)精度。　　

　　為(wei)了測得(de)不(bu)足π的相角(jiao)φ，通過不同(tong)的(de)方(fang)法(fa)來進(jin)行測(ce)量(liang)，通常應用(yong)zui多的是延遲(chi)測相和數(shu)字測(ce)相，目前短程(cheng)激光測距(ju)儀(yi)均(jun)采用(yong)數字測(ce)相原(yuan)理來求(qiu)得φ。　

由(you)上所述壹般情(qing)況(kuang)下(xia)相位(wei)式(shi)激(ji)光測距(ju)儀(yi)使用(yong)連(lian)續發射帶調制(zhi)信號的激(ji)光束，為(wei)了獲(huo)得(de)測(ce)距(ju)高精度還(hai)需(xu)配置合作(zuo)目(mu)標(biao)，而(er)目前推出的手(shou)持(chi)式(shi)激光測距(ju)儀(yi)是脈沖(chong)式激(ji)光測距(ju)儀(yi)中又(you)壹新型(xing)測(ce)距(ju)儀(yi)，它不(bu)僅(jin)體(ti)積(ji)小、重(zhong)量輕(qing)，還(hai)采(cai)用(yong)數(shu)字測(ce)相脈沖(chong)展寬細分(fen)技(ji)術(shu)，無需(xu)合作(zuo)目(mu)標(biao)即(ji)可達到毫米級精度，測(ce)程(cheng)已(yi)經超過100m，且能快(kuai)速準確(que)地(di)直(zhi)接顯示距(ju)離。是短程(cheng)精度精密工程測量、房(fang)屋建築面(mian)積(ji)測量(liang)中型(xing)的(de)長(chang)度計(ji)量(liang)標(biao)準器具。現應用(yong)zui多的是leica公司(si)生產(chan)的(de)DISTO系(xi)列手(shou)持(chi)式(shi)激光測距(ju)儀(yi)。

　　手(shou)持(chi)式(shi)激光測距(ju)儀(yi)使用(yong)註(zhu)意事(shi)項(xiang)

　　徠(lai)卡(ka)DISTO及(ji)其(qi)他手(shou)持(chi)式(shi)激光測距(ju)儀(yi)，由(you)於(yu)采(cai)用激(ji)光進(jin)行距(ju)離測量，而脈(mai)沖(chong)激光束是能量(liang)非常(chang)集中的(de)單(dan)色(se)光源，所(suo)以(yi)在使用(yong)時(shi)不要(yao)用眼對準發射口直(zhi)視(shi)，也(ye)不(bu)要(yao)用(yong)瞄(miao)準望遠(yuan)鏡(jing)觀察(cha)光滑反(fan)射面(mian)，以(yi)免傷(shang)害(hai)人的眼睛。壹定要(yao)按(an)儀(yi)器(qi)說(shuo)明書中安全操(cao)作(zuo)規(gui)範(fan)進(jin)行測(ce)量(liang)。野外測(ce)量(liang)時(shi)不可將(jiang)儀(yi)器(qi)發(fa)射口直(zhi)接對準太陽(yang)以(yi)免燒壞儀(yi)器(qi)光敏元件。