测距仪的原理与种类

激光测距仪原理

　　激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。

　　激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。

　　D=ct/2

　　式中：

　　D——测站点A、B两点间距离；

　　c——光在大气中传播的速度；

　　t——光往返A、B一次所需的时间。

　　由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。

　　相位式激光测距仪

　　相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间，如图所示。

　　相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。

　　若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为：

　　t=φ/ω

　　将此关系代入（3-6）式距离D可表示为

　　D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/（4πf） （Nπ+Δφ）

　　=c/4f （N+ΔN）=U（N+）

　　式中：

　　φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。

　　ω——调制信号的角频率，ω=2πf。

　　U——单位长度，数值等于1/4调制波长

　　N——测线所包含调制半波长个数。

　　Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。

　　ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。

　　ΔN=φ/ω

　　在给定调制和标准大气条件下，频率c/（4πf）是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的测量达到很高的精度。

　　为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用zui多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。

　　由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过100m，且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中型的长度计量标准器具。现应用zui多的是leica公司生产的DISTO系列手持式激光测距仪和图雅得Trueyard 激光测距望远镜等。

测距仪的原理与种类

测距仪可以分为以下三类：

1. 超声波测距仪

　　超声波测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。

　　超声波测距仪，由于超声波受周围环境影响较大，所以一般测量距离比较短，测量精度比较低。目前使用范围不是很广阔，但价格比较低，一般几百元左右。

2. 激光测距仪

　　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。

　　激光测距仪是目前使用的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-3000米）。

激光测距仪应用领域

　　激光测距仪已经被广泛应用于以下领域：电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等。

3.红外测距仪

　　用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。利用的是红外线传播时的不扩散原理 ：因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离

　　红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离近，方向性差。

红外测距仪，由于是落后技术，目前很少有品牌生产。

特点：

　　1、体积小巧，携带方便。

　　2、透过7倍观察望远镜直接读取测量结果。

　　3、望远镜可以进行视度调节，可以进行更加的观察。

　　4、测量距离zui大可以达到2000米。

　　5、300米范围内测量精度可以达到0.3米。

　　6、可以测量高度，高差，水平距离，倾斜角度。

　　7、多种测量模式：zui近、zui远和连续测量功能。

测距仪的原理与种类

                                         作者：环宇科信    来源：https://www.hbzhan.com/st101320