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激光測(cè)距儀激光測(cè)距原理 激光測(cè)距儀是如何工作的

時(shí)間:2020-08-04    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
激光測(cè)距儀激光測(cè)距原理 激光測(cè)距是光波測(cè)距中的一種測(cè)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(shí)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(cè)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(shí)間。

由上式可知,要測(cè)量A、B距離實(shí)際上是要測(cè)量光傳播的時(shí)間t,根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法的不同,激光測(cè)距儀通常可分為脈沖式和相位式兩種測(cè)量形式。

相位式激光測(cè)距儀

相位式激光測(cè)距儀是用無(wú)線(xiàn)電波段的頻率,對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線(xiàn)一次所產(chǎn)生的相位延遲,再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng),換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線(xiàn)所需的時(shí)間,如圖所示。

相位式激光測(cè)距儀一般應(yīng)用在精密測(cè)距中。由于其精度高,一般為毫米級(jí),為了有效的反射信號(hào),并使測(cè)定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱(chēng)的某一特定點(diǎn)上,對(duì)這種測(cè)距儀都配置了被稱(chēng)為合作目標(biāo)的反射鏡。

若調(diào)制光角頻率為ω,在待測(cè)量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ,則對(duì)應(yīng)時(shí)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(hào)往返測(cè)線(xiàn)一次產(chǎn)生的總的相位延遲。

ω——調(diào)制信號(hào)的角頻率,ω=2πf。

U——單位長(zhǎng)度,數(shù)值等于1/4調(diào)制波長(zhǎng)

N——測(cè)線(xiàn)所包含調(diào)制半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)。

Δφ——信號(hào)往返測(cè)線(xiàn)一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。

ΔN——測(cè)線(xiàn)所包含調(diào)制波不足半波長(zhǎng)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(gè)常數(shù),此時(shí)距離的測(cè)量變成了測(cè)線(xiàn)所包含半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量和不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分的測(cè)量即測(cè)N或φ,由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電測(cè)相技術(shù)的發(fā)展,已使φ的測(cè)量達(dá)到很高的精度。

為了測(cè)得不足π的相角φ,可以通過(guò)不同的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量,通常應(yīng)用較多的是延遲測(cè)相和數(shù)字測(cè)相,目前短程激光測(cè)距儀均采用數(shù)字測(cè)相原理來(lái)求得φ。

由上所述一般情況下相位式激光測(cè)距儀使用連續(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號(hào)的激光束,為了獲得測(cè)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(cè)距儀是脈沖式激光測(cè)距儀中又一新型測(cè)距儀,它不僅體積小、重量輕,還采用數(shù)字測(cè)相脈沖展寬細(xì)分技術(shù),無(wú)需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級(jí)精度,測(cè)程已經(jīng)超過(guò)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(cè)量、房屋建筑面積測(cè)量中較新型的長(zhǎng)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(cè)距儀。

手持式激光測(cè)距儀使用注意事項(xiàng)

DISTO及其他手持式激光測(cè)距儀,由于采用激光進(jìn)行距離測(cè)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(shí)不要用眼對(duì)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(shuō)明書(shū)中安全操作規(guī)范進(jìn)行測(cè)量。野外測(cè)量時(shí)不可將儀器發(fā)射口直接對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)以免燒壞儀器光敏元件。 激光測(cè)距儀的工作原理是怎樣的?

激光測(cè)距儀一般采用兩種方式來(lái)測(cè)量距離:脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過(guò)程是這樣的:測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收,測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半,就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度是一般是在+/-1米左右。另外,此類(lèi)測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是15米左右。

激光測(cè)距儀的應(yīng)用領(lǐng)域主要是那些方面?

激光測(cè)距儀已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域:電力,水利,通訊,環(huán)境,建筑,地質(zhì),警務(wù),消防,爆破,航海,鐵路,反恐/軍事,農(nóng)業(yè),林業(yè),房地產(chǎn),休閑/戶(hù)外運(yùn)動(dòng)等。

為什么激光測(cè)距儀還有所謂“安全”和“不安全”的區(qū)別?

顧名思義,激光測(cè)距儀是用激光做為主要工作物質(zhì)來(lái)進(jìn)行工作的。目前,市場(chǎng)上的手持式激光測(cè)距儀的工作物質(zhì)主要有以下幾種:工作波長(zhǎng)為905納米和1540納米的半導(dǎo)體激光,工作波長(zhǎng)為1064納米的YAG激光。1064納米的波長(zhǎng)對(duì)人體皮膚和眼睛是害的,特別是如果眼睛不小心接觸到了1064納米波長(zhǎng)的激光,對(duì)眼睛的傷害可能將是永久性的。所以,在國(guó)外,手持激光測(cè)距儀中,完全取締了1064納米的激光。在國(guó)內(nèi),某些廠家還有生產(chǎn)1064納米的激光測(cè)距儀。

對(duì)于905納米和1540納米的激光測(cè)距儀,我們就稱(chēng)之為“安全”的。對(duì)于1064納米的激光測(cè)距儀,由于它對(duì)人體具有潛在的危害性,所以我們就稱(chēng)之為“不安全”的。



    由于存在很高的光源輻射,在大多數(shù)的激光器在使用中需要正確的使用激光測(cè)距儀,這樣不僅能保證您測(cè)量到準(zhǔn)確的數(shù)值,并且能夠保證工作人員的安全。接下來(lái)小編為大家詳細(xì)的介紹一下激光測(cè)距儀的正確使用方法。
    激光測(cè)距儀的正確使用方法是怎樣的
    國(guó)際上對(duì)激光有統(tǒng)一的分類(lèi)和統(tǒng)一的安全警示標(biāo)志,激光測(cè)距儀分為四類(lèi)(Class1~Class4),一類(lèi)激光器對(duì)人是安全的,二類(lèi)激光器對(duì)人有較輕的傷害,三類(lèi)以上的激光器對(duì)人有嚴(yán)重傷害,使用時(shí)需特別注意,避免對(duì)人眼直射。
    激光測(cè)距儀的正確使用方法是怎樣的
    其他種類(lèi)的激光器由于產(chǎn)生激光的機(jī)理過(guò)于復(fù)雜,使其體積,重量特別大,功耗高等原因,大大限制了激光的應(yīng)用。上世紀(jì)九十年代初,歐美等幾大公司相繼生產(chǎn)出可供商用的半導(dǎo)體激光二極管,使激光的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值發(fā)生了革命性的進(jìn)步。而半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)使這些問(wèn)題迎刃而解。隨著半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)一步成熟,價(jià)格逐步降低,其應(yīng)用批量和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,就目前的發(fā)展速度來(lái)看,應(yīng)用前景十分看好。半導(dǎo)體激光器體積小、重量輕、可靠性高、轉(zhuǎn)換效率高、功耗低、驅(qū)動(dòng)電源簡(jiǎn)單、其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。如光存儲(chǔ)、激光打印、激光照排、激光測(cè)距、條碼掃描、工業(yè)探測(cè)、測(cè)試測(cè)量?jī)x器、激光顯示、醫(yī)療儀器、軍事、安防、野外探測(cè)、建筑類(lèi)掃平及標(biāo)線(xiàn)類(lèi)儀器、實(shí)驗(yàn)室及教學(xué)演示、舞臺(tái)燈光及激光表演、激光水平尺及各種標(biāo)線(xiàn)定位等。
    半導(dǎo)體激光器的一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使之非常適合于軍事上的應(yīng)用,如野外測(cè)距、槍炮等的瞄準(zhǔn)、射擊模擬系統(tǒng)、致盲、對(duì)潛通信制導(dǎo)、引信、安防等。由于可用普通電池驅(qū)動(dòng),使一些便攜式武器設(shè)備配置成為可能。
    以上就是小編為大家詳細(xì)提供的內(nèi)容,種類(lèi)多、品種全、精度高、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)更方便廣大用戶(hù)的選擇和使用。滿(mǎn)足了各個(gè)行業(yè)的使用需求!但是還是因?yàn)槠涫褂玫谋厝恍?,所以在使用過(guò)程當(dāng)中,要嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū)。







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