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技術(shù)專題

測(cè)距儀按其原理可分為三分類

發(fā)布日期:2014-07-08 點(diǎn)擊:1809

1. 激光測(cè)距儀
  激光測(cè)距儀是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光,由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束,計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間,計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。
  激光測(cè)距儀是目前使用廣泛的測(cè)距儀,激光測(cè)距儀又可以分類為手持式激光測(cè)距儀(測(cè)量距離0-300米),望遠(yuǎn)鏡激光測(cè)距儀(測(cè)量距離500-3000米)。

2. 超聲波測(cè)距儀
  超聲波測(cè)距儀是根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(jìn)行測(cè)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(cè)產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波,從而測(cè)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(cè)距儀,由于超聲波受周圍環(huán)境影響較大,所以一般測(cè)量距離比較短,測(cè)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(cè)距儀

  用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測(cè)距的儀器,測(cè)程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時(shí)的不擴(kuò)散原理 :因?yàn)榧t外線在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小,所以長(zhǎng)距離的測(cè)距儀都會(huì)考慮紅外線,而紅外線的傳播是需要時(shí)間的,當(dāng)紅外線從測(cè)距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被測(cè)距儀接受到再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時(shí)間及紅外線的傳播速度就可以算出距離
   紅外測(cè)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(cè)距儀的品牌
   1. 激光測(cè)距儀品牌主要有:

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

2.超聲波測(cè)距儀品牌主要有:

  超聲波測(cè)距儀,由于技術(shù)的缺陷,目前品牌比較少,主要是國(guó)產(chǎn)品牌。
  普瑞測(cè)測(cè)距儀
  香港CEM測(cè)距儀
  Ultrasonic測(cè)距儀
 
3.紅外測(cè)距儀
  紅外測(cè)距儀,由于是落后技術(shù),目前很少有品牌生產(chǎn)。
激光測(cè)距儀原理
  激光測(cè)距儀一般采用兩種方式來測(cè)量距離:脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過程是這樣的:測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收,測(cè)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(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度是一般是在+/- 1米左右。另外,此類測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是15米左右。
    激光測(cè)距是光波測(cè)距中的一種測(cè)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(cè)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(cè)量A、B距離實(shí)際上是要測(cè)量光傳播的時(shí)間t,根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法的不同,激光測(cè)距儀通??煞譃槊}沖式和相位式兩種測(cè)量形式。
    相位式激光測(cè)距儀
    相位式激光測(cè)距儀是用無線電波段的頻率,對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲,再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng),換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線所需的時(shí)間,如圖所示。
    相位式激光測(cè)距儀一般應(yīng)用在精密測(cè)距中。由于其精度高,一般為毫米級(jí),為了有效的反射信號(hào),并使測(cè)定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)上,對(duì)這種測(cè)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(cè)量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ,則對(duì)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(cè)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(zhǎng)度,數(shù)值等于1/4調(diào)制波長(zhǎng)
    N——測(cè)線所包含調(diào)制半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)。
    Δφ——信號(hào)往返測(cè)線一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。
    ΔN——測(cè)線所包含調(diào)制波不足半波長(zhǎng)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(cè)量變成了測(cè)線所包含半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量和不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分的測(cè)量即測(cè)N或φ,由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無線電測(cè)相技術(shù)的發(fā)展,已使φ的測(cè)量達(dá)到很高的精度。
    為了測(cè)得不足π的相角φ,可以通過不同的方法來進(jìn)行測(cè)量,通常應(yīng)用更多的是延遲測(cè)相和數(shù)字測(cè)相,目前短程激光測(cè)距儀均采用數(shù)字測(cè)相原理來求得φ。
    由上所述一般情況下相位式激光測(cè)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(cè)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(cè)距儀是脈沖式激光測(cè)距儀中又一新型測(cè)距儀,它不僅體積小、重量輕,還采用數(shù)字測(cè)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(jí)精度,測(cè)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(cè)量、房屋建筑面積測(cè)量中較新型的長(zhǎng)度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具。現(xiàn)應(yīng)用更多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式激光測(cè)距儀和圖雅得Trueyard 激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡等。

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