长距离测量劳动强度大,工作效率低。当在山区或沼泽区,丈量工作更是困难。此时,光电测距仪便显示出了优势。
光电测距仪采用光波作为载波,使用的光源有激光光源和红外光源(普通光源已淘汰),采用红外线波段作为载波的称为红外测距仪。
1.测距原理
通过测定光波在两点间传播的时间计算距离的方法,如图3-18所示。公式为
式中 c——空气中的光速;
t——光波在两点间往返的时间;
c0——真空中的光速值,其值为299792458m/s;
n——大气折射率,它与测距仪所用光源的波长,测线上的气温t',气压P和湿度e有关。
测定距离的精度,主要取决于测定时间t的精度,要求保证±1cm的测量精度。例如,要求保证±1cm的测距精度,时间测定要求准确到6.7×10-11s,这是难以做到的。因此,大多采用间接测定法来测定t。间接测定t的方法有下列两种如下:
(1)脉冲式测距。由测距仪的发射系统发出光脉冲,经被测目标反射后,再由测距仪的接收系统接收,测出这一光脉冲往返所需时间间隔Δt的钟脉冲的个数以求得距离D。由于计数器的频率一般为300MHz(300×106Hz),测距精度为0.5m,故精度较低。
(2)相位式测距。由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波,测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相位移,以测定距离D。红外光电测距仪一般都采用相位测距法。(www.xing528.com)
在砷化镕(GaAs)发光二极管上加了频率为f的交变电压,即注入交变电流后,它发出的光强就随注入的交变电流呈正弦变化,这种光称为调制光。测距仪在A点发出的调制光在待测距离上传播,经反射镜反射后被接收器所接收,然后用相位计将发射信号与接受信号进行相位比较,由显示器显出调制光在待测距离往、返传播所引起的相位移ϕ。
2.实际使用的公式(相位式)
式中 N——整周期数;
ΔN——不足一个整周期的尾数;如图3-18、图3-19所示;
λs——调制信号的波长。
图3-18 光电测距原理图
图3-19 相位式光电测距原理图
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