激光測(cè)距儀的測(cè)量原理

激光測(cè)距儀的測(cè)量原理及方法
1.利用紅外線測(cè)距或激光測(cè)距的原理是什么？
    測(cè)距原理基本可以歸結(jié)為測(cè)量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間，然后通過(guò)光速c =299792458m/s 和大氣折射系數(shù)n 計(jì)算出距離D。由于直接測(cè)量時(shí)間比較困難，通常是測(cè)定連續(xù)波的相位，稱為測(cè)相式測(cè)距儀。當(dāng)然，也有脈沖式測(cè)距儀，典型的是WILD的DI-3000
    需要注意，測(cè)相并不是測(cè)量紅外或者激光的相位，而是測(cè)量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測(cè)距儀，用于房屋測(cè)量，其工作原理與此相同。
    2.被測(cè)物體平面必須與光線垂直么？
    通常精密測(cè)距需要全反射棱鏡配合，而房屋量測(cè)用的測(cè)距儀，直接以光滑的墻面反射測(cè)量，主要是因?yàn)榫嚯x比較近，光反射回來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度夠大。與此可以知道，一定要垂直，否則返回信號(hào)過(guò)于微弱將無(wú)法得到**距離。
    3.若被測(cè)物體平面為漫反射是否可以？
    通常也是可以的，實(shí)際工程中會(huì)采用薄塑料板作為反射面以解決漫反射嚴(yán)重的問(wèn)題。
    4.超聲波測(cè)距精度比較低，現(xiàn)在很少使用。
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。相位測(cè)距技術(shù)的測(cè)距精度高,但作用距離有限,主要用于高精度大地測(cè)量。眾所周知，光在給定介質(zhì)的傳播速度是一定的，因此，通過(guò)測(cè)量光在參考點(diǎn)和被測(cè)點(diǎn)之間的往返傳播時(shí)間，即可給出目標(biāo)和參考點(diǎn)之間的距離。

相位測(cè)距法是通過(guò)強(qiáng)度調(diào)制的連續(xù)光波在往返傳播過(guò)程中的相位變化來(lái)測(cè)量光束的往返傳播時(shí)間，其計(jì)算公式如下：

t=Φ/2πf

式中，t為光波往返傳播時(shí)間（s）；Φ為調(diào)制光波的相位變化量（rad）; f為調(diào)制頻率（Hz）。

光的往返傳播時(shí)間得到后，目標(biāo)至參考點(diǎn)的距離可由下式求得

R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)

式中，R為目標(biāo)至參考點(diǎn)距離（m）；c為光波傳播速度（m/s）；λ為調(diào)制光波波長(zhǎng)（m）。

相位位移是以2π為周期變化的，因此有

Φ=（N+△n）.2π

式中，N為相位變化整周期數(shù)；△n為相位變化非整周期數(shù)。

由以上兩式可知

R=λ/2×（N+△n）

上式表明，只要測(cè)出發(fā)射和接收光波的相位差，即可得到目標(biāo)的距離。因此相位測(cè)距可理解為以調(diào)制光波半波長(zhǎng)為“測(cè)量尺度”的距離測(cè)量方法。