測距儀簡介
2012-06-21
[4324]
測距儀
根據(jù)光學(xué)、聲學(xué)和電磁波學(xué)原理設(shè)計的，用于距離測量的儀器。
測距儀簡介
測距儀是一種航跡推算儀器，用于測量目標(biāo)距離，進(jìn)行航跡推算。測距儀的形式很多，通常是一個長形圓筒，由物鏡、目鏡、測距轉(zhuǎn)鈕組成，用來測定目標(biāo)距離。
測距儀分類
測距儀從測距基本原理，可以分為以下三類：
1. 激光測距儀
激光測距儀是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標(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，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。
激光測距儀是目前使用的測距儀，激光測距儀又可以分類為手持式激光測距儀（測量距離0-300米），望遠(yuǎn)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(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(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)射同時開始計時，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時。 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間差T，然后求出距離L。
超聲波測距儀，由于超聲波受周圍環(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，但價格比較低，一般幾百元左右。
3.紅外測距儀
用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測距的儀器，測程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時的不擴(kuò)散原理 ：因為紅外線在穿越其它物質(zhì)時折射率很小，所以長距離的測距儀都會考慮紅外線，而紅外線的傳播是需要時間的，當(dāng)紅外線從測距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被測距儀接受到再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時間及紅外線的傳播速度就可以算出距離
紅外測距的優(yōu)點是便宜，易制，安全，缺點是精度低，距離近，方向性差。
測距儀原理
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，測距儀同時記錄激光往返的時間。光速和往返時間的乘積的一半，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兩點間往返一次所需時間為t，則A、B兩點間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中：
D——測站點A、B兩點間距離；
c——光在大氣中傳播的速度；
t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時間。
由上式可知，要測量A、B距離實際上是要測量光傳播的時間t，根據(jù)測量時間方法的不同，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，并使測定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點上，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——信號往返測線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。
ω——調(diào)制信號的角頻率，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)制半波長個數(shù)。
Δφ——信號往返測線一次產(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）是一個常數(shù)，此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數(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zui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型的長度計量標(biāo)準(zhǔn)器具。現(xiàn)應(yīng)用zui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。
測距儀特點
◆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，可多個傳感器同步測量；
◆測量范圍廣，響應(yīng)時間短；
◆外形設(shè)計緊湊，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；
◆zui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；
測距儀應(yīng)用領(lǐng)域
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/戶外運動等。
測距儀使用知識
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，激光測距儀是用激光做為主要工作物質(zhì)來進(jìn)行工作的。目前，市場上的手持式激光測距儀的工作物質(zhì)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性的。所以，在國外，手持激光測距儀中，*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。
測距儀選購指南
在選購測距儀時，需要考慮的幾點：
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，但價格相對便宜！適合與室內(nèi)測量。
b）測量距離不長，多用于室內(nèi)，精度要求高！
*建議——可選購“手持式激光測距儀”。
*備注——手持式激光測距儀在室內(nèi)使用，測量精度及效果都非常不錯！
（如用戶需要在室外的環(huán)境下進(jìn)行探測的話，建議配上專業(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——既是望遠(yuǎn)鏡，有是測距儀！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——便于測量。
激光測距儀使用時需要注意的問題：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，一般激光測距儀不具防水功能，所以需要注意防水
根據(jù)光學(xué)、聲學(xué)和電磁波學(xué)原理設(shè)計的，用于距離測量的儀器。
測距儀簡介
測距儀是一種航跡推算儀器，用于測量目標(biāo)距離，進(jìn)行航跡推算。測距儀的形式很多，通常是一個長形圓筒，由物鏡、目鏡、測距轉(zhuǎn)鈕組成，用來測定目標(biāo)距離。
測距儀分類
測距儀從測距基本原理，可以分為以下三類：
1. 激光測距儀
激光測距儀是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標(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，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。
激光測距儀是目前使用的測距儀，激光測距儀又可以分類為手持式激光測距儀（測量距離0-300米），望遠(yuǎn)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(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(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)射同時開始計時，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時。 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間差T，然后求出距離L。
超聲波測距儀，由于超聲波受周圍環(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，但價格比較低，一般幾百元左右。
3.紅外測距儀
用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測距的儀器，測程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時的不擴(kuò)散原理 ：因為紅外線在穿越其它物質(zhì)時折射率很小，所以長距離的測距儀都會考慮紅外線，而紅外線的傳播是需要時間的，當(dāng)紅外線從測距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被測距儀接受到再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時間及紅外線的傳播速度就可以算出距離
紅外測距的優(yōu)點是便宜，易制，安全，缺點是精度低，距離近，方向性差。
測距儀原理
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，測距儀同時記錄激光往返的時間。光速和往返時間的乘積的一半，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兩點間往返一次所需時間為t，則A、B兩點間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中：
D——測站點A、B兩點間距離；
c——光在大氣中傳播的速度；
t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時間。
由上式可知，要測量A、B距離實際上是要測量光傳播的時間t，根據(jù)測量時間方法的不同，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，并使測定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點上，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——信號往返測線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。
ω——調(diào)制信號的角頻率，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)制半波長個數(shù)。
Δφ——信號往返測線一次產(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）是一個常數(shù)，此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數(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zui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型的長度計量標(biāo)準(zhǔn)器具。現(xiàn)應(yīng)用zui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。
測距儀特點
◆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，可多個傳感器同步測量；
◆測量范圍廣，響應(yīng)時間短；
◆外形設(shè)計緊湊，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；
◆zui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；
測距儀應(yīng)用領(lǐng)域
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/戶外運動等。
測距儀使用知識
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，激光測距儀是用激光做為主要工作物質(zhì)來進(jìn)行工作的。目前，市場上的手持式激光測距儀的工作物質(zhì)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性的。所以，在國外，手持激光測距儀中，*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。
測距儀選購指南
在選購測距儀時，需要考慮的幾點：
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，但價格相對便宜！適合與室內(nèi)測量。
b）測量距離不長，多用于室內(nèi)，精度要求高！
*建議——可選購“手持式激光測距儀”。
*備注——手持式激光測距儀在室內(nèi)使用，測量精度及效果都非常不錯！
（如用戶需要在室外的環(huán)境下進(jìn)行探測的話，建議配上專業(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——既是望遠(yuǎn)鏡，有是測距儀！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——便于測量。
激光測距儀使用時需要注意的問題：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，一般激光測距儀不具防水功能，所以需要注意防水
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