測距儀的原理與種類

激光測距儀原理

　　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：測距儀發射出的激光經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。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。

　　D=ct/2

　　式中：

　　D——測站點A、B兩點間距離；

　　c——光在大氣中傳播的速度；

　　t——光往返A、B一次所需的時間。

　　由上式可知，要測量A、B距離實際上是要測量光傳播的時間t，根據測量時間方法的不同，激光測距儀通常可分為脈沖式和相位式兩種測量形式。

　　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制并測定調制光往返測線一次所產生的相位延遲，再根據調制光的波長，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經往返測線所需的時間，如圖所示。

　　相位式激光測距儀一般應用在精密測距中。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。

　　若調制光角頻率為ω，在待測量距離D上往返一次產生的相位延遲為φ，則對應時間t 可表示為：

　　t=φ/ω

　　將此關系代入（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——信號往返測線一次產生的總的相位延遲。

　　ω——調制信號的角頻率，ω=2πf。

　　U——單位長度，數值等于1/4調制波長

　　N——測線所包含調制半波長個數。

　　Δφ——信號往返測線一次產生相位延遲不足π部分。

　　ΔN——測線所包含調制波不足半波長的小數部分。

　　ΔN=φ/ω

　　在給定調制和標準大氣條件下，頻率c/（4πf）是一個常數，此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數的測量和不足半波長的小數部分的測量即測N或φ，由于近代精密機械加工技術和無線電測相技術的發展，已使φ的測量達到很高的精度。

　　為了測得不足π的相角φ，可以通過不同的方法來進行測量，通常應用zui多的是延遲測相和數字測相，目前短程激光測距儀均采用數字測相原理來求得φ。

　　由上所述一般情況下相位式激光測距儀使用連續發射帶調制信號的激光束，為了獲得測距高精度還需配置合作目標，而目前推出的手持式激光測距儀是脈沖式激光測距儀中又一新型測距儀，它不僅體積小、重量輕，還采用數字測相脈沖展寬細分技術，無需合作目標即可達到毫米級精度，測程已經超過100m，且能快速準確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測量、房屋建筑面積測量中型的長度計量標準器具。現應用zui多的是leica公司生產的DISTO系列手持式激光測距儀和圖雅得Trueyard 激光測距望遠鏡等。

測距儀的原理與種類

測距儀可以分為以下三類：

1. 超聲波測距儀

　　超聲波測距儀是根據超聲波遇到障礙物反射回來的特性進行測量的。超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計時。通過不斷檢測產生波發射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發射超聲波和接收到回波的時間差T，然后求出距離L。

　　超聲波測距儀，由于超聲波受周圍環境影響較大，所以一般測量距離比較短，測量精度比較低。目前使用范圍不是很廣闊，但價格比較低，一般幾百元左右。

2. 激光測距儀

　　激光測距儀是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標射出一束很細的激光，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離。

　　激光測距儀是目前使用的測距儀，激光測距儀又可以分類為手持式激光測距儀（測量距離0-300米），望遠鏡激光測距儀（測量距離500-3000米）。

激光測距儀應用領域

　　激光測距儀已經被廣泛應用于以下領域：電力，水利，通訊，環境，建筑，地質，警務，消防，爆破，航海，鐵路，反恐/軍事，農業，林業，房地產，休閑/戶外運動等。

3.紅外測距儀

　　用調制的紅外光進行精密測距的儀器，測程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時的不擴散原理 ：因為紅外線在穿越其它物質時折射率很小，所以長距離的測距儀都會考慮紅外線，而紅外線的傳播是需要時間的，當紅外線從測距儀發出碰到反射物被反射回來被測距儀接受到再根據紅外線從發出到被接受到的時間及紅外線的傳播速度就可以算出距離

　　紅外測距的優點是便宜，易制，安全，缺點是精度低，距離近，方向性差。

紅外測距儀，由于是落后技術，目前很少有品牌生產。

特點：

　　1、體積小巧，攜帶方便。

　　2、透過7倍觀察望遠鏡直接讀取測量結果。

　　3、望遠鏡可以進行視度調節，可以進行更加的觀察。

　　4、測量距離zui大可以達到2000米。

　　5、300米范圍內測量精度可以達到0.3米。

　　6、可以測量高度，高差，水平距離，傾斜角度。

　　7、多種測量模式：zui近、zui遠和連續測量功能。

測距儀的原理與種類

                                         作者：環宇科信    來源：http://www.kindlingtouch.com/st101320