| opticsky |
2007-07-18 11:30 |
光学测距原理介绍
1.利用红外线测距或激光测距的原理是什么？ #Y;tobB
tG}cmK~%
测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c = 299792458m/s 和大气折射系数 n 计算出距离D。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。当然，也有脉冲式测距仪，典型的是WILD的DI-3000 N9jSiRJ
X4dXO5\
需要注意，测相并不是测量红外或者激光的相位，而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。 %X>P+6<=
KQv97#n1
建筑行业有一种手持式的测距仪，用于房屋测量，其工作原理与此相同。 6}S1um4 F
dP O|x+N,
2.被测物体平面必须与光线垂直么？ c>pbRUMH
/>[X
k
通常精密测距需要全反射棱镜配合，而房屋量测用的测距仪，直接以光滑的墙面反射测量，主要是因为距离比较近，光反射回来的信号强度够大。与此可以知道，一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。 Y KWts y
,)](h+zl_6
3.若被测物体平面为漫反射是否可以？ A 57e]2_
$TR#-q
通常也是可以的，实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。 -/z #?J\
f )K(la^'
4.若以超声波测距代替是否可以让物体延一墙壁运动并测出与对面墙的距离？ l7 M! [Ur
f{j (H?5
此问题搞不懂你的意图，超声波测距精度比较低，现在很少使用。 6<N Q/*(/
激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。 `-QY<STTP9
激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。相位测距技术的测距精度高,但作用距离有限,主要用于高精度大地测量。众所周知，光在给定介质的传播速度是一定的，因此，通过测量光在参考点和被测点之间的往返传播时间，即可给出目标和参考点之间的距离。 zy!mP
[H&Z / .{F
相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间，其计算公式如下： %}x $YD O
.X)TRD #MW
t=Φ/2πf p:@JC sH=
\]gUX-
式中，t为光波往返传播时间（s）；Φ为调制光波的相位变化量（rad）; f为调制频率（Hz）。 ji :E
9Vh> ty1|_
光的往返传播时间得到后，目标至参考点的距离可由下式求得 pXBlTZf
DS]C`aM9
R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π) :L'U>) k
F4`5 z)<*
式中，R为目标至参考点距离（m）；c为光波传播速度（m/s）；λ为调制光波波长（m）。 Sx|)GTJJ|-
x;L.j7lzA;
相位位移是以2π为周期变化的，因此有 - D-]tL6w
4~ YPLu
Φ=（N+△n）.2π z=/xv},
9u2 Mra
式中，N为相位变化整周期数；△n为相位变化非整周期数。 %\ef
Mhn
="Sa>-d o,
由以上两式可知 ) |SmB YV
etk@ j3#
R=λ/2×（N+△n） pk5W!K
tP ;^;nw
上式表明，只要测出发射和接收光波的相位差，即可得到目标的距离。因此相位测距可理解为以调制光波半波长为“测量尺度”的距离测量方法。 [sF
z ;Py]
zJ7=r#b
激光测距。这是利用激光的单色性和相干性好、方向性强等特点，以实现高精度的计量和检测，如测量长度、距离、速度、角度等等。激光测距在技术途径上可分为脉冲式激光测距和连续波相位式激光测距。脉冲式激光测距原理与雷达测距相似，测距仪向目标发射激光信号，碰到目标就要被反射回来，由于光的传播速度是已知的，所以只要记录下光信号的往返时间，用光速（30万千米/秒）乘以往返时间的二分之一，就是所要测量的距离。现在广泛使用的手持式和便携式测距仪，作用距离为数百米至数十千米，测量精度为五米左右。我国研制的对卫星测距的高精度测距仪，测量精度可达到几厘米。连续波相位式激光测距是用连续调制的激光波束照射被测目标，从测量光束往返中造成的相位变化，可换算出被测目标的距离。为了确保测量精度，一般要在被测目标上安装激光反射器。它测量的相对误差为百万分之一。激光测距仪与微波雷达结合，还可以发挥激光波速窄的特长，弥补微波雷达低仰角工作时受地面干扰的不足。激光测距与光学经纬仪、红外及电视跟踪系统相结合，组成光电跟踪测量系统，既可作为靶场试验的测量设备，又常用作武器的光电火力控制系统。这种激光测距仪已广泛用于地面火炮、坦克炮的火控系统，大大提高了命中率。
|
|