電磁波測(cè)距技術(shù)簡(jiǎn)介

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，這些儀器不斷改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，使大地測(cè)量和工程測(cè)量發(fā)生了 3個(gè)方面的變化:①三角測(cè)量中的起始邊長(zhǎng)度，現(xiàn)在一律用電磁波測(cè)距儀直接測(cè)量，過(guò)去布設(shè)基線網(wǎng)推算起始邊長(zhǎng)度的方法已成歷史;②導(dǎo)線測(cè)量、三邊測(cè)量和測(cè)邊測(cè)角布網(wǎng)方式的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有逐漸取代三角測(cè)量的趨勢(shì);③利用電子全站儀或速測(cè)儀，采取邊角測(cè)量方法加密大地控制網(wǎng)和布設(shè)高程導(dǎo)線，有很高的經(jīng)濟(jì)效益2100433B

電磁波測(cè)距有兩種方法：脈沖測(cè)距法和相位測(cè)距法。

電磁波測(cè)距脈沖測(cè)距法

由測(cè)線一端的儀器發(fā)射的光脈沖的一部分直接由儀器內(nèi)部進(jìn)入接收光電器件，作為參考脈沖；其余發(fā)射出去的光脈沖經(jīng)過(guò)測(cè)線另一端的反射鏡反射回來(lái)之后，也進(jìn)入接收光電器件。測(cè)量參考脈沖同反射脈沖相隔的時(shí)間t，即可由下式求出距離D： ,式中 c為光速。衛(wèi)星大地測(cè)量中用于測(cè)量月球和人造衛(wèi)星的激光測(cè)距儀，都采用脈沖測(cè)距法。

電磁波測(cè)距相位測(cè)距法

用高頻電流調(diào)制后的光波或微波從測(cè)線一端發(fā)射出去，由另一端返回后，用鑒相器測(cè)量發(fā)射波與回波之間的相位差嗘。若調(diào)制頻率為f，則電磁波往返經(jīng)歷的時(shí)間為： ,式中n是時(shí)間t中的整周數(shù)。將 t代入到上列脈沖測(cè)距法的公式中，得距離D為： ,式中λ是已知的調(diào)制波波長(zhǎng)相當(dāng)于測(cè)量距離的尺子的長(zhǎng)度,n相當(dāng)于測(cè)程上的整尺數(shù)是不足一個(gè)測(cè)尺長(zhǎng)的尾數(shù)。

為了確定整尺數(shù)n,通常采用可變頻率法和多級(jí)固定頻率法。前者是使測(cè)距儀的調(diào)制頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，這就相當(dāng)于連續(xù)改變測(cè)尺長(zhǎng)度，使它恰好能量盡待測(cè)距離。測(cè)距時(shí)，逐次調(diào)變頻率，使不足整尺的尾數(shù)等于零。根據(jù)出現(xiàn)零的次數(shù)和相應(yīng)的頻率值，就可以確定整測(cè)尺數(shù)n°當(dāng)采用多級(jí)固定頻率法時(shí),相當(dāng)于采用幾根不同長(zhǎng)度的測(cè)尺丈量同一距離。根據(jù)用不同頻率所測(cè)得的相位差，就可以解出整周數(shù)n，從而求得距離D。

相位差除了用鑒相器測(cè)量之外，還可采用可變光路法，即用儀器內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)改變接收信號(hào)的光程，使該信號(hào)延遲一段時(shí)間。電子儀表指示發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)相位相同時(shí)，直接在刻劃尺上讀出尾數(shù)。此外，還可以用延遲電路來(lái)改變接收信號(hào)的相位，由該電路調(diào)整控制器上的分劃，讀出尾數(shù)。

電磁波測(cè)距儀根據(jù)載波為光波或微波而有光電測(cè)距儀和微波測(cè)距儀之分。前者又因光源和電子部件的改進(jìn)，發(fā)展成為激光測(cè)距儀和紅外測(cè)距儀。

利用電磁波作為測(cè)距的載波， 運(yùn)載測(cè)距訊號(hào)，實(shí)現(xiàn)精密測(cè)距的技術(shù)，亦稱物理測(cè)距。 電磁波包括無(wú)線電波、紅外線和可見(jiàn)光。

電磁波測(cè)距儀分為脈沖式和相位式兩大類。 脈沖式測(cè)距儀直接測(cè)定脈沖主波(發(fā)射波)與回波(由目標(biāo)反射回來(lái)的波)在待測(cè)距離兩端點(diǎn)之間的傳播時(shí)間，按一定公式算得到目標(biāo)點(diǎn)的距離。 這類測(cè)距儀的測(cè)程較長(zhǎng)，顯示結(jié)果速度快，但精度較低， 很難高于米級(jí)。 相位式測(cè)距儀測(cè)定連續(xù)測(cè)距信號(hào)的發(fā)射波與回波之間的相位差， 從而間接求得傳播時(shí)間， 再按一定公式?jīng)Q定到目標(biāo)點(diǎn)的距離。 相位式測(cè)距儀能測(cè)的距離相對(duì)較短而精度較高， 能達(dá)到厘米甚至毫米級(jí)精度。 不論哪種測(cè)距儀， 與傳統(tǒng)測(cè)距方法相比， 均具有工效高， 作業(yè)簡(jiǎn)便， 適應(yīng)范圍廣的明顯優(yōu)點(diǎn)。

微波測(cè)距儀、 激光測(cè)距儀、 紅外測(cè)距儀和多載波測(cè)距儀均屬于相位式測(cè)距儀。 激光人造衛(wèi)星測(cè)距儀和激光地形測(cè)距儀則屬于脈沖式測(cè)距儀。 在水利工程測(cè)量中， 測(cè)距為2公里或5公里的中短程紅外測(cè)距儀已得到廣泛有效的應(yīng)用。 短程精密激光測(cè)距儀在大壩變形觀測(cè)亦已發(fā)揮重要作用。 微波測(cè)距自動(dòng)定位系統(tǒng)已在大面積水下地形測(cè)量中成功運(yùn)用。

近年來(lái)， 中短程激光一紅外測(cè)距儀的發(fā)展十分迅速， 已出現(xiàn)整體式或組合式的“全站式電子速測(cè)儀”等電子化、自動(dòng)化程度較高的新型測(cè)距儀，它將電子經(jīng)緯儀、激光一紅外測(cè)距儀、記錄器、 計(jì)算器甚至打印器融為或組成一體，可以將所測(cè)點(diǎn)編號(hào)、水平角值、 垂直角值、 斜距以及歸算后的平距、 高差、 坐標(biāo)等按指令自動(dòng)記錄在盒式磁帶上， 或打印、 穿孔， 再經(jīng)過(guò)以微型電子計(jì)算機(jī)為中心的一套設(shè)備加以處理， 按需要建立數(shù)字地面模型，繪制線劃地形圖或輸出所要的數(shù)據(jù)，為工程測(cè)量的現(xiàn)代化開(kāi)辟了新的途徑。