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激光测距仪原理与推荐
来源:台湾泰仕 | 作者:台湾泰仕 | 浏览次数: | 发布时间:2016-08-26 17:46:24
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光,由光电元件接收目标反射的激光束,计时器测定激光束从发射到接收的时间,计算出从观测者到目标的距离。
 

若激光是连续发射的,测程可达40公里左右,并可昼夜进行作业。若激光是脉冲发射的,一般绝对精度较低,但用于远距离测量,可以达到很好的相对精度。

 
 

激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确,其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一,因而被广泛用于地形测量,战场测量,坦克,飞机,舰艇和火炮对目标的测距,测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。

 

由于激光测距仪价格不断下调,工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪,可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。

 

激光是六十年代发展起来的一项新技术。它是一种颜色很纯、能量高度集中、方向性很好的光。激光测距仪是利用激光进行测距的一种仪器。它的作用原理很简单:通过测定激光开始发射到激光从目标反射回来的时间来测定距离。例如用激光测距仪来测量月球的距离,如果激光从开始发射到从月球反射回来的时间被测定为2.56秒,激光发射到月球的单程时间就等于1.28秒,而激光的速度是光速,等于每秒三十万公里。因此,测得的月球离地球的距离为单程时间和光速的乘积,即三十八万四千公里。为了发射和接收激光,并进行计时,激光测距仪由激光发射器、接收器、钟频振荡器及距离计数器等组成。 激光测距仪还能用来对人造卫星跟踪测距,测量飞机飞行高度,对目标进行瞄准测距,以及进行地形测绘,勘察等。[1]

 

 

 
分类

激光测距仪分手持激光测距仪和望远镜式激光测距仪。

 

1、手持激光测距仪:测量距离一般在200米内,精度在2mm左右。这是目前使用范围最广的激光测距仪。在功能上除能测量距离外,一般还能计算测量物体的体积。

 

2、望远镜式激光测距仪:测量距离一般在600-3000米左右,这类测距仪测量距离比较远,但精度相对较低,精度一般在1米左右。主要应用范围为野外长距离测量。[2]

 

一维激光测距

 

用于距离测量、定位;激光测距

 
 

二维激光测距(Scanning Laser Range finder)

 

用于轮廓测量,定位、区域监控等领域;

 

三维激光测距(3D Laser Range finder)

 

用于三维轮廓测量,三维空间定位等领域。

 

图:使用激光测量月球到地球距离的示意图

 

 

 
用途

激光测距仪广泛用于地形测量,战场测量,坦克,飞机,舰艇和火炮对目标的测距,测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。由于激光测距仪价格不断下调,工业上也逐渐开始使用激光测距仪,可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。[2]

 

 

 
原理

1.利用红外线测距或激光测距的原理

 

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。

 

5.激光测距仪精度可达到1毫米误差,适合各种高精度测量用途。

 

 

 
选购

在选购测距仪时,需要考虑的几点:

 

1.测量范围

 

2.测量精度

 

3.使用的场合

 

基本分为以下几种情况:

 

a) 只需要在几米或者十几米范围之内进行距离测量,

 

且精度要求不高的情况下。

 

建议——可选用“超声波测距仪”。

 

备注——超声波测距仪测量的效果受环境影响较大,稳定和方向性较激光测距仪差,但价格相对便宜,适合与室内测量。

 

b) 测量距离不长,多用于室内,精度要求高。

 

建议——可选购“手持式激光测距仪”。

 

备注——手持式激光测距仪最适合在室内使用,测量精度及效果都非常不错。

 

(如用户需要在室外的环境下进行探测的话,建议配上专业的激光瞄准器和反射板,结合使用才能达到预期的测程及效果。)

 

c) 测量距离较远,多用于户外使用。

 

建议——选购“望远镜式激光测距仪”(即:激光测距望远镜)[3]

 

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