激光測距儀基本原理

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。新型測距儀在長度測量的基礎(chǔ)上，可以利用長度測量結(jié)果，對待測目標的面積、周長、體積、質(zhì)量等其他參數(shù)進行科學(xué)計算，在工程應(yīng)用、GIS調(diào)查、軍事等領(lǐng)域都有很廣的應(yīng)用范圍。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。

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)系代入上式1距離D可表示為

D=1/2ct=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

激光測距儀，是利用調(diào)制激光的某個參數(shù)實現(xiàn)對目標的距離測量的儀器，它重量輕、體積小、操作簡單速度快而準確，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。現(xiàn)在在我們的工作學(xué)習(xí)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，以后也必將走進千家萬戶。

世界上一臺激光器，是由美國休斯飛機公司的科學(xué)家梅曼于1960年，首先研制成功的紅寶石激光器。美國軍方很快就在此基礎(chǔ)上開展了對激光裝置的研究。1961年，一臺激光 測距儀通過了美國軍方論證試驗，對此后激光測距儀很快就進入了實用階段。

由于激光測距儀價格不斷下調(diào)，工業(yè)上也逐漸開始使用激光測距儀。國內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點的微型測距儀，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控、礦山、港口等領(lǐng)域。