激光測(cè)距儀的原理有哪些？
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發(fā)布時(shí)間：2022-12-22 17:06:20
激光測(cè)距儀，是利用激光對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行測(cè)定的儀器。在工作的過(guò)程中，激光測(cè)距儀會(huì)向目標(biāo)發(fā)射一束極細(xì)的激光束，由光電元件接收反射的激光束，再由計(jì)時(shí)器測(cè)定光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，從而計(jì)算距離。
根據(jù)工作原理的不同，激光測(cè)距儀大體可分為脈沖法、干涉法、相位法和三角法四種。
脈沖測(cè)距法的原理基于光的傳播速度為恒量，激光器發(fā)射的脈沖通過(guò)發(fā)射器投射到待測(cè)目標(biāo)上，通過(guò)目標(biāo)的漫反射由接收器接收，再由光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大后，用數(shù)字電路或圖像法直接測(cè)定光往返一次所需的時(shí)間，然后計(jì)算出距離并將其顯示。
脈沖式激光測(cè)距儀的主要特點(diǎn)是光能以脈沖形式集中發(fā)射，通過(guò)待測(cè)目標(biāo)的漫反射進(jìn)行距離測(cè)量，不需要專門(mén)設(shè)置合作目標(biāo)，使用非常方便。但由于反射物表面的高低不平及時(shí)間測(cè)量技術(shù)的限制，這種測(cè)距裝置精度較低，一般誤差為2-5m。
干涉測(cè)距法是基于光波干涉原理進(jìn)行測(cè)距的方法根據(jù)光的干涉原理，兩束具有固定相位差，而且有相同頻率、相同振動(dòng)方向或振動(dòng)方向之間夾角很小的光相互交疊，將會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，入射激光到達(dá)分光鏡后分成反射光和透射光，并分別由固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡反射后在分光鏡處匯合成相干光束。兩束光的路程之差會(huì)影響合成光的振幅，最終影響光強(qiáng)。
激光干涉儀利用這一原理使激光束產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，由光電轉(zhuǎn)換器接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后由光電計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位移量的檢測(cè)。由于激光的波長(zhǎng)極短，特別是激光的單色性好且波長(zhǎng)值很精確，因此，用激光干涉法測(cè)距的精度非常高。
將物面與光源及接收系統(tǒng)擺放在三個(gè)點(diǎn)，構(gòu)成三角形光路，即為三角測(cè)距法。激光光源發(fā)出的光束經(jīng)透鏡聚焦照射到被測(cè)物面上，光線由物面反射，被光電接收系統(tǒng)接收。為了能使光敏面清晰成像，可在其前方加一聚焦鏡頭。如果物面發(fā)生移動(dòng)，可根據(jù)三角形相似原理求出光敏面上光斑的移動(dòng)。反之，如果知道光敏面上光斑的移動(dòng)量也可求出物面的移動(dòng)量。
激光三角測(cè)距法形式多樣，既可以使激光正入射到物面上，光電接收系統(tǒng)傾斜接收；也可使激光斜入射到物面上、光電接收系統(tǒng)正接收或傾斜接收。光源與接收系統(tǒng)如何放置主要是看測(cè)量系統(tǒng)所測(cè)試的目標(biāo)、測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)造、測(cè)量系統(tǒng)其他輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)等。
相位式激光測(cè)距儀用無(wú)線電波段的頻率對(duì)光束進(jìn)行幅度調(diào)制。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)，換算出此相位延遲所代表的距離，即相當(dāng)于用間接的方法測(cè)定光往返測(cè)線所需的時(shí)間。
簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，相位法就是在已知激光頻率和單位距離上往返一次的相位延遲的基礎(chǔ)上，計(jì)算激光的總相位延遲與波長(zhǎng)個(gè)數(shù)，并進(jìn)一步計(jì)算信號(hào)往返不足一個(gè)波長(zhǎng)的部分，從而將測(cè)量距離轉(zhuǎn)化為全波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量與不足一個(gè)波長(zhǎng)部分的測(cè)量。通過(guò)對(duì)于不足一個(gè)波長(zhǎng)部分的測(cè)量，相位測(cè)距法能夠達(dá)到很高的精度
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