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技術(shù)專(zhuān)題

測距儀按其原理可分為三分類(lèi)

發(fā)布日期:2014-07-08 點(diǎn)擊:1809

1. 激光測距儀
  激光測距儀是利用激光對目標的距離進(jìn)行準確測定的儀器。激光測距儀在工作時(shí)向目標射出一束很細的激光,由光電元件接收目標反射的激光束,計時(shí)器測定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間,計算出從觀(guān)測者到目標的距離。
  激光測距儀是目前使用廣泛的測距儀,激光測距儀又可以分類(lèi)為手持式激光測距儀(測量距離0-300米),望遠鏡激光測距儀(測量距離500-3000米)。

2. 超聲波測距儀
  超聲波測距儀是根據超聲波遇到障礙物反射回來(lái)的特性進(jìn)行測量的。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(kāi)始計時(shí),超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來(lái),超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計時(shí)。 通過(guò)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。
  超聲波測距儀,由于超聲波受周?chē)h(huán)境影響較大,所以一般測量距離比較短,測量精度比較低。目前使用范圍不是很廣闊,但價(jià)格比較低,一般幾百元左右。

3.紅外測距儀

  用調制的紅外光進(jìn)行精密測距的儀器,測程一般為1-5公里。利用的是紅外線(xiàn)傳播時(shí)的不擴散原理 :因為紅外線(xiàn)在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小,所以長(cháng)距離的測距儀都會(huì )考慮紅外線(xiàn),而紅外線(xiàn)的傳播是需要時(shí)間的,當紅外線(xiàn)從測距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來(lái)被測距儀接受到再根據紅外線(xiàn)從發(fā)出到被接受到的時(shí)間及紅外線(xiàn)的傳播速度就可以算出距離
   紅外測距的優(yōu)點(diǎn)是便宜,易制,安全,缺點(diǎn)是精度低,距離近,方向性差。

測距儀的品牌
   1. 激光測距儀品牌主要有:

  目前市面上的測距儀90%以上都是激光測距儀。
  德國徠卡Leica DISTO測距儀
  美國圖雅得Truetype測距儀
  德國博世BOSCH測距儀
  德國奧爾法ORPHA測距儀
  美國博士能BUSHNELL測距儀
  加拿大紐康NEWCON測距儀
  喜利得HILTI 測距儀,
  日本尼康NIKON測距儀
  德國奧卡OPTI-LOGIC測距儀 

2.超聲波測距儀品牌主要有:

  超聲波測距儀,由于技術(shù)的缺陷,目前品牌比較少,主要是國產(chǎn)品牌。
  普瑞測測距儀
  香港CEM測距儀
  Ultrasonic測距儀
 
3.紅外測距儀
  紅外測距儀,由于是落后技術(shù),目前很少有品牌生產(chǎn)。
激光測距儀原理
  激光測距儀一般采用兩種方式來(lái)測量距離:脈沖法和相位法。脈沖法測距的過(guò)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(lèi)測距儀的測量盲區一般是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(yíng)、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、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,根據測量時(shí)間方法的不同,激光測距儀通常可分為脈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(wú)線(xiàn)電波段的頻率,對激光束進(jìn)行幅度調制并測定調制光往返測線(xiàn)一次所產(chǎn)生的相位延遲,再根據調制光的波長(cháng),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(xiàn)所需的時(shí)間,如圖所示。
    相位式激光測距儀一般應用在精密測距中。由于其精度高,一般為毫米級,為了有效的反射信號,并使測定的目標限制在與儀器精度相稱(chēng)的某一特定點(diǎn)上,對這種測距儀都配置了被稱(chēng)為合作目標的反射鏡。
    若調制光角頻率為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——信號往返測線(xiàn)一次產(chǎn)生的總的相位延遲。
    ω——調制信號的角頻率,ω=2πf。
    U——單位長(cháng)度,數值等于1/4調制波長(cháng)
    N——測線(xiàn)所包含調制半波長(cháng)個(gè)數。
    Δφ——信號往返測線(xiàn)一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。
    ΔN——測線(xiàn)所包含調制波不足半波長(cháng)的小數部分。
    ΔN=φ/ω
    在給定調制和標準大氣條件下,頻率c/(4πf)是一個(gè)常數,此時(shí)距離的測量變成了測線(xiàn)所包含半波長(cháng)個(gè)數的測量和不足半波長(cháng)的小數部分的測量即測N或φ,由于近代精密機械加工技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電測相技術(shù)的發(fā)展,已使φ的測量達到很高的精度。
    為了測得不足π的相角φ,可以通過(guò)不同的方法來(lái)進(jìn)行測量,通常應用更多的是延遲測相和數字測相,目前短程激光測距儀均采用數字測相原理來(lái)求得φ。
    由上所述一般情況下相位式激光測距儀使用連續發(fā)射帶調制信號的激光束,為了獲得測距高精度還需配置合作目標,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,還采用數字測相脈沖展寬細分技術(shù),無(wú)需合作目標即可達到毫米級精度,測程已經(jīng)超過(guò)100m,且能快速準確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測量、房屋建筑面積測量中較新型的長(cháng)度計量標準器具。現應用更多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式激光測距儀和圖雅得Trueyard 激光測距望遠鏡等。

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