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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(biāo)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(biāo)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

原理

1.利用紅外線測距或激光測距的原理

測距原理基本可以歸結(jié)為測量光往返目標(biāo)所需要時間，然后通過光速c =299792458m/s 和大氣折射系數(shù)n 計算出距離D。由于直接測量時間比較困難，通常是測定連續(xù)波的相位，稱為測相式測距儀。當(dāng)然，也有脈沖式測距儀。

需要注意，測相并不是測量紅外或者激光的相位，而是測量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測距儀，用于房屋測量，其工作原理與此相同。

2.測物體平面必須與光線垂直

通常精密測距需要全反射棱鏡配合，而房屋量測用的測距儀，直接以光滑的墻面反射測量，主要是因為距離比較近，光反射回來的信號強度夠大。多倍的觀察放大倍數(shù)，使用者只需通過目鏡內(nèi)部的十字瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，便能夠輕松的瞄準(zhǔn)目標(biāo)進行測距。與此可以知道，一定要垂直，否則返回信號過于微弱將無法得到精準(zhǔn)距離。所以有時測距儀的誤差很可能是由于測量者使用不當(dāng)造成的。

眾所周知，蝙蝠就是利用超聲波原理辨別方向和目標(biāo)。它們發(fā)出高頻聲波，然后利用目標(biāo)反射回來的反射波分辨目標(biāo)的位置和距離。現(xiàn)在市面上的測距儀主要分為三類：激光測距儀、超聲波測距儀、紅外測距儀，我們介紹對測距儀原理的分析也主要介紹這三種。這項技術(shù)也可用于工業(yè)測量領(lǐng)域隨著電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了微波雷達測距、激光測距及超聲波測距。前兩種方法由于技術(shù)難度大,成本高,一般僅用于軍事工業(yè),而超聲波測距則由于其技術(shù)難度相對較低,且成本低廉,適于民用推廣。