測距儀

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(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)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(qū)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(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t，則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示。

D=ct/2

式中:

D--測站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離;

c--光在大氣中傳播的速度;

t--光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間。

由上式可知，要測量A、B距離實(shí)際上是要測量光傳播的時(shí)間t，根據(jù)測量時(shí)間方法的不同，激光測距儀通?？煞譃槊}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(jìn)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(shí)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(hào)，并使測定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)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(shí)間t 可表示為:

t=φ/ω

將此關(guān)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(hào)往返測線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。

ω--調(diào)制信號(hào)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(gè)數(shù)。

Δφ--信號(hào)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

在給定調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個(gè)常數(shù)，此時(shí)距離的測量變成了測線所包含半波長個(gè)數(shù)的測量和不足半波長的小數(shù)部分的測量即測N或φ，由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無線電測相技術(shù)的發(fā)展，已使φ的測量達(dá)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(jìn)行測量，通常應(yīng)用最多的是延遲測相和數(shù)字測相，目前短程激光測距儀均采用數(shù)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(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號(hào)的激光束，為了獲得測距高精度還需配置合作目標(biāo)，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(shù)字測相脈沖展寬細(xì)分技術(shù)，無需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級精度，測程已經(jīng)超過100m，且能快速準(zhǔn)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最新型的長度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具?，F(xiàn)應(yīng)用最多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式激光測距儀和圖雅得Trueyard 激光測距望遠(yuǎn)鏡等。

激光測距儀已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域:電力，水利，通訊，環(huán)境，建筑，地質(zhì)，警務(wù)，消防，爆破，航海，鐵路，反恐/軍事，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，房地產(chǎn)，休閑/戶外運(yùn)動(dòng)等。

◆遠(yuǎn)距離測量，在無反光板和反射率低的情況下能測量較遠(yuǎn)的距離;

◆有同步輸入端，可多個(gè)傳感器同步測量;

◆測量范圍廣，響應(yīng)時(shí)間短;

◆外形設(shè)計(jì)緊湊，易于安裝，便于操作;

◆可測量各種物體距離(不需反射鏡); ◆增加濾光鏡可測高溫被測體;

◆可見光容易對準(zhǔn)被測體;

◆LDM42響應(yīng)速度高達(dá)50Hz;

◆最高測量精度3mm，分辨率0.1mm;

◆輸出:串行口RS232/RS422, 模擬輸出4~20mA , 模擬口和開關(guān)值可軟件設(shè)置;

◆LDM43帶Profibus DP和SSI總線接口，容易融入工業(yè)現(xiàn)場總線;

◆有外同步輸入;

常見的測距儀從量程上可以分為短程 、中程和高程測距儀;

從測距儀采用的調(diào)制對象上可以分為:光電測距儀、聲波測距儀。

光電 測距儀按照測距方法，又分為相位法測距儀和脈沖測距 儀兩種。

脈沖測距儀是利用向目標(biāo)物體發(fā)射一束光，測定目標(biāo)物將光反射回來的時(shí)間，從而計(jì)算出儀器與目標(biāo)物的距離，由于激光具有良好的方向性、單一的波長，所以是光電測距儀一般使用激光作為調(diào)制對象，所以脈沖式測距儀又被俗稱為激光測距儀。

利用脈沖法測距的激光測距儀可以達(dá)到較寬的測距量程，可以用于室內(nèi)和室外測量，其典型的測距范圍為3.5米到2000米，高量程的激光測距儀可以達(dá)到5000米，軍事用途的激光測距機(jī)可以到達(dá)更遠(yuǎn)的測程。由于具有了測量遠(yuǎn)距離測量目標(biāo)的能力，為了將測距目標(biāo)直觀的被使用者觀察到，所以激光測距儀一般具有望遠(yuǎn)系統(tǒng)，又被稱之為激光測距儀望遠(yuǎn)鏡，右圖為三筒的激光測距望遠(yuǎn)鏡的典型圖。

激光測距儀的精度主要取決于儀器計(jì)算激光發(fā)出到接收之間時(shí)間的計(jì)算準(zhǔn)確度，根據(jù)所采用的技術(shù)和應(yīng)用場合激光測距儀可以分為精度是1米左右的常規(guī)激光測距儀(主要用于戶外運(yùn)動(dòng)，狩獵等)和用于測繪、土地丈量、建筑、工程應(yīng)用、軍事等對精度要求較高場合的高精度型激光測距儀。

相位法測距儀是將激光的相位進(jìn)行調(diào)制，通過測量反射回來的激光的相位差來獲得距離的測距儀。由于需要對反射回來的激光相位進(jìn)行檢相，所以要求接收信號(hào)需要具有較強(qiáng)的強(qiáng)度，考慮到人眼的安全性，所以不能采用脈沖式激光測距儀一樣的望遠(yuǎn)系統(tǒng)，且量程較小，測距的典型量程是0.5mm到150米，一般相位法激光測距儀采用635納米的(視覺為紅色)激光作為調(diào)試對象，又被俗稱紅外測距儀，但其實(shí)激光的定義并不是以顏色來定義，而采用635納米的激光測距儀如果對人眼直接照射，會(huì)造成不可逆的傷害，請讀者正確使用和防護(hù)。

聲波測距是利用聲波的反射特性而進(jìn)行測量的一種儀器，一般采用超聲波作為調(diào)制對象，即超聲波測距儀。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時(shí)開始計(jì)時(shí)，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(jì)時(shí)。 通過不斷檢測產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射超聲波和接收到回波的時(shí)間差T，然后求出距離L。

由于超聲波的在空氣中傳播的速度受到溫度，濕度，氣壓等影響較大，所以測量誤差較大，且由于超聲波波長較長，導(dǎo)致傳播距離較短，所以一般的超聲波測距儀測量距離比較短，測量精度比較低。但利用超聲波成扇面?zhèn)鞑サ奶攸c(diǎn)，其探測范圍較光電測距儀大，在實(shí)際工程中被廣泛的應(yīng)用于安全防護(hù)，線纜高度測量，障礙物檢測等領(lǐng)域。

為什么激光測距儀還有所謂"安全"和"不安全"的區(qū)別?

顧名思義，激光測距儀是利用激光做為載波而實(shí)現(xiàn)測距功能的測量工具。目前，市場上的手持式激光測距儀的采用的激光主要有以下幾種:工作波長為905納米和1540納米的半導(dǎo)體激光，工作波長為1064納米的YAG激光。1064納米的波長對人體皮膚和眼睛是有害的，特別是如果眼睛不小心接觸到了1064納米波長的激光，對眼睛的傷害可能將是永久性的。所以，在國外，手持激光測距儀中，完全取締了1064納米的激光。在國內(nèi)，某些廠家還有生產(chǎn)1064納米的激光測距儀。

對于905納米和1540納米的激光測距儀，我們就稱之為"安全"的。對于1064納米的激光測距儀，由于它對人體具有潛在的危害性，所以我們就稱之為"不安全"的。

激光測距儀，由于采用激光進(jìn)行距離測量，而脈沖激光束是能量非常集中的單色光源，所以在使用時(shí)不要用眼對準(zhǔn)發(fā)射口直視，也不要用瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡觀察光滑反射面，以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規(guī)范進(jìn)行測量。野外測量時(shí)不可將儀器發(fā)射口直接對準(zhǔn)太陽以免燒壞儀器光敏元件。

測距儀的測距精度也有標(biāo)稱精度和實(shí)際精度之分。對于標(biāo)稱精度，和全站儀測距標(biāo)稱精度理解上一致。對于實(shí)際精度，和全站儀測距精度理解上一致。

在選購測距儀時(shí)，需要考慮的幾點(diǎn):

1.測量范圍

2.測量精度

3.使用的場合

基本分為以下幾種情況:

a)只需要在幾米或者十幾米范圍之內(nèi)進(jìn)行距離測量，

且精度要求不高的情況下。

*建議--可選用"超聲波測距儀"。

*備注--超聲波測距儀測量的效果受環(huán)境影響較大，穩(wěn)定和方向性較激光測距儀差，但價(jià)格相對便宜!適合與室內(nèi)測量。

b)測量距離不長，環(huán)境光不復(fù)雜，精度要求達(dá)到毫米級別

*建議--可選購"相位式激光測距儀"。

*備注--相位式激光測距儀最適合在室內(nèi)使用，測量精度可以達(dá)到2毫米以下。

(如用戶需要在室外的環(huán)境下進(jìn)行探測時(shí)，由于受到環(huán)境光的影響，需要增加上專業(yè)的激光瞄準(zhǔn)器和反射板，結(jié)合使用才能達(dá)到預(yù)期的測程及效果。)

c)測量距離較遠(yuǎn)，多用于戶外使用!

*建議--選購"望遠(yuǎn)鏡式激光測距儀"(即:激光測距望遠(yuǎn)鏡)

*特點(diǎn)--既是望遠(yuǎn)鏡，又是測距儀!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(jìn)行測距!利用對眼睛無害的透明紅外線激光發(fā)射及接收，能準(zhǔn)確地測出目標(biāo)距離，其體積小巧、輕便易攜!

e) 測量遠(yuǎn)距離及室外測量

*建議--選購帶內(nèi)置望遠(yuǎn)鏡，這樣在強(qiáng)光線下看的更加清楚。

*備注--便于精準(zhǔn)測量。

激光測距儀使用時(shí)需要注意的問題:激光測距儀不能對準(zhǔn)人眼直接測量，防止對人體的傷害。同時(shí)，一般激光測距儀不具防水功能，所以需要注意防水。

軍艦上都裝有測距儀，用于測定目標(biāo)距離，以決定火炮、魚雷的射程

雙目激光測距儀

技術(shù)參數(shù)

倍率:9倍

視野:93m@1000m

重量:652克

光明度:13.0

視角:5.3

最遠(yuǎn)的范圍:1371.6米

最近的范圍:9米

電源:CR2

指南針:有

防雨功能:有

瞄準(zhǔn)系統(tǒng):13種可調(diào)

外包裝:便攜包及掛帶

溫度顯示:有

三腳架:支持

彈道計(jì)算:支持

角度計(jì)算:支持

獨(dú)有的技術(shù):菜單智能旋轉(zhuǎn)

這類測距儀精度相對較低，一般在1米左右，有的光學(xué)放大倍率可以達(dá)到6~9倍。主要應(yīng)用范圍為野外建筑，環(huán)境勘察，建立機(jī)戰(zhàn)，等需要野外長距離測量的情況。

主要品牌有:美國博士能BUSHNELL測距儀，美國里奧波特Leupold測距儀，加拿大紐康NEWCON測距儀，日本尼康NIKON測距儀，德國奧卡OPTI-LOGIC測距儀, 美國LTI測距儀, 以及美國IMPULSE英柏斯測距儀，TRUPULSE圖帕斯系列測距儀。

激光器不具備防摔的功能，所以激光測距儀很容易摔壞發(fā)光器。

激光測距儀技術(shù)參數(shù):

操作溫度:-10℃~+50℃ 揗環(huán)速度:1/6~1/3HZ

激光類型:YAG 激光

電源:12V Ni-MH rechargeable battery-pack

觀查視野:6.5°

Magnification:7*

Dustproof,waterproof,shockproof

尺寸:4 1/2"×6"×2 1/8"(115×152×54mm)

應(yīng)用

手持激光測距儀在房屋丈量應(yīng)用 房屋丈量一直是房管部門既關(guān)心又費(fèi)心的工作，房屋勘丈面積圖是直接作為產(chǎn)權(quán)證的附圖，具有法律效力。它不僅是直接面對老百姓，而且直接關(guān)系到老百姓的經(jīng)濟(jì)利益，所以房屋丈量誤差的控制尤為顯得重要，按照以往的習(xí)慣利用皮尺或鋼卷尺進(jìn)行建筑面積，使用面積的丈量，雖然也可以滿足基本要求，然而在長距離測量，測層高，不易到達(dá)地的測量上存在較大誤差，而且存在勞動(dòng)強(qiáng)度大工作繁雜等缺點(diǎn)，在高新技術(shù)快速發(fā)展的今天，如此原始，傳統(tǒng)的測量方式，已明顯的不符合當(dāng)今信息化社會(huì)快速，高效的要求。 為此，在引進(jìn)了手持式激光測距儀后，經(jīng)過幾個(gè)月的 實(shí)際使用，總體認(rèn)為該儀器特別適用于建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中高層、長距離的房屋的測量。使用簡便，測量數(shù)據(jù)精確(三毫米精度)，工作效率提高(可非接觸測量)，完全拋棄了一根皮尺(或鋼卷尺)丈量房屋的方法，減少勘丈誤差，保證了面積量算精度，量算結(jié)果使業(yè)主更加信服。當(dāng)然該儀器也有亟待提高的方面，如在陽光強(qiáng)烈照耀下，長距離目標(biāo)物體較難看清，需借助望遠(yuǎn)鏡等附件。另外，每次測量時(shí)校準(zhǔn)水準(zhǔn)氣泡較費(fèi)力，最好能自動(dòng)校準(zhǔn)?？傊殖旨す鉁y距儀還是受我們歡迎的。

相位式激光測距儀是用無線電波段的頻率，對激光束進(jìn)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(shí)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(hào)，并使測定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)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(shí)間t 可表示為:

t=φ/ω

將此關(guān)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(hào)往返測線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。

ω--調(diào)制信號(hào)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(gè)數(shù)。

Δφ--信號(hào)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

在給定調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個(gè)常數(shù)，此時(shí)距離的測量變成了測線所包含半波長個(gè)數(shù)的測量和不足半波長的小數(shù)部分的測量即測N或φ，由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無線電測相技術(shù)的發(fā)展，已使φ的測量達(dá)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(jìn)行測量，通常應(yīng)用最多的是延遲測相和數(shù)字測相，短程激光測距儀均采用數(shù)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(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號(hào)的激光束，為了獲得測距高精度還需配置合作目標(biāo)，而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(shù)字測相脈沖展寬細(xì)分技術(shù)，無需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級精度，測程已經(jīng)超過100m，且能快速準(zhǔn)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最新型的長度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具?，F(xiàn)應(yīng)用最多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式激光測距儀。

手持式激光測距儀使用注意事項(xiàng)

DISTO及其他手持式激光測距儀，由于采用激光進(jìn)行距離測量，而脈沖激光束是能量非常集中的單色光源，所以在使用時(shí)不要用眼對準(zhǔn)發(fā)射口直視，也不要用瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡觀察光滑反射面，以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規(guī)范進(jìn)行測量。野外測量時(shí)不可將儀器發(fā)射口直接對準(zhǔn)太陽以免燒壞儀器光敏元件。

LDM4X激光測距儀是國外使用比較廣泛的一種，配有的大量程激光測距、測速傳感器基于激光脈沖反射時(shí)差法原理，適用大量程測量，具有很高的響應(yīng)頻率，能適用惡劣的工業(yè)環(huán)境等特點(diǎn)。結(jié)實(shí)的金屬外科，使其能工作在有害氣體環(huán)境，安全保護(hù)等級IP67,安裝維護(hù)方便。

應(yīng)用

將安裝在抓斗式卸船機(jī)的駕駛室下方，激光器垂直向下進(jìn)行掃描。系統(tǒng)就緒以后，由控制系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)命令。激光器高速發(fā)出短促激光脈沖，對下方區(qū)域以極小的角度分辨率逐點(diǎn)進(jìn)行測量。大量的測量數(shù)據(jù)點(diǎn)被軟件采集后，被轉(zhuǎn)化為三維空間內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再通過特殊的數(shù)據(jù)處理算法，將激光器采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物料的位置和輪廓信息。將這些信息輸出給上層控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)判別下一個(gè)抓料點(diǎn)后，由執(zhí)行系統(tǒng)完成抓取。

方法

3.1 輕觸啟動(dòng)/測量鍵，開啟測距儀。

3.2 按需要以加或減鍵更換測量基準(zhǔn)邊(只對單次測量有效)，A-前沿;B-儀器支架;C-后沿。

3.3 用激光瞄準(zhǔn)目標(biāo)，再次輕觸啟動(dòng)/測量鍵，紀(jì)錄測量值。

3.4 測量完畢，按下清除鍵直到初始畫面出現(xiàn)。同時(shí)按下加和減鍵關(guān)閉測距儀。

3.5 90秒無工作指令的情況下，測距儀會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。

3.6 利用標(biāo)準(zhǔn)距離可對測距儀進(jìn)行自校，并可通過Offset菜單項(xiàng)進(jìn)行修正。