相位式激光测距原理解析

相位式激光测距，是把经过调制的连续激光通过发射器发射到目标，再测量回波激光信号与发射激光信号之间的相位变化，从而得出距离信息(巢定，2010)。根据光强计算公式，设起始处时刻t0发射的光强为：

经过传播后，由目标返回到探测器时刻的调制光强为：

根据式(2-1)和式(2-2)，得出光传播前后小于一个周期的相差为：

根据式(2-3)得到对应的时间差为：

基于式(2-4)，再将整数个周期的时间考虑进去，即可得到测距时间为：(https://www.xing528.com)

将式(2-5)代入激光测距基本公式中，我们得到：

式中，c 为激光在空气中传播的速度；ϕ 为经过被测路程L 所形成的小于一个周期的相位差；f 为信号的调制频率；N 为自然数。

由式(2-6)可知，只要能检测得到信号之间的相位差，就可以确定距离值R。同时，从式(2-6)可看到当相位差大于整数个周期时，还需要知道自然数N，但是N 无法直接确定，因此以下只讨论当N =0 情况下的距离计算：

从式(2-7)中可以看到，测距精度由光速c、调制频率f 以及测得的相位差三个参数决定。其中c 可以按照光在真空中的传播速度计算，它的误差影响可以忽略。调制频率的稳定性以及相位的精确测量直接影响测距精度。相位法的测量精度，可以达到毫米级，但是这种方法实现复杂，发射激光需要采用连续波进行调制，对激光功率要求高，而且通常其测距对象只适合合作目标(乔晓峰，2010)。