电磁波测距原理：新手变高手

1.脉冲式光电测距仪测距原理

脉冲式光电测距仪是通过直接测定光脉冲在待测距离两点间往返传播的时间t来测定测站至目标的距离D，如图4-3所示，用测距仪测定两点间的距离D，在A点安置测距仪，在B点安置反射棱镜。由测距仪发射的光脉冲，经过距离D到达反射棱镜，再反射回仪器接收系统，所需时间为t_2D，则距离D即可按下式求得

其中

式中 c——光在大气中的传播速度；

c₀——光在真空中的传播速度，迄今为止人类所测得的精确值为c₀=299792458±1.2（m/s）；

n——大气折射率（n≥1），它是光的波长λ、大气温度t、气压p的函数，即n=f（λ，t，p）。

图4-3 脉冲式光电测距原理

2.相位式光电测距仪测距原理

相位式光电测距仪是通过光源发出连续的调制光，通过往返传播产生相位差，间接计算出传播时间，从而计算距离。红外测距仪是以砷化镓发光二极管作为光源。若给砷化镓发光二极管注入一定的恒定电流，它发出的红外光光强恒定不变。若改变注入电流的大小，砷化镓发光二极管发射的光强也随之变化，注入电流大，光强就强；注入电流小，光强就弱。若在砷化镓发光二极管上注入的是频率为f的交变电流，则其光强也按频率f发生变化，这种光称为调制光。相位法测距发出的光就是连续的调制光。

调制光波在待测距离上往返传播，其光强变化一个整周期的相位差为2π。将仪器从A点发出的光波在测距方向上展开，如图4-4所示，返回A点时的相位比发射时延了φ角，其中包含了N个整周（2πN）和不足一个整周的尾数Δφ，即

φ=2πN+Δφ(https://www.xing528.com)

另一方面，设正弦光波的振荡频率为f，由于频率的定义是一种振荡的次数，振荡一次的相位差为2π，则正弦光波经过t_2D后振荡的相位移为

φ=2πft_2D

可以解出t_2D为

其中，为不足一个周期的小数。

式中，为正弦波的波长，为正弦波的半波长，又称为测距仪的测尺；取c≈3×10⁸m/s，则不同的调制频率f对应的测尺长度见表4-1。

图4-4 相位式光电测距原理

表4-1 调制频率与测尺长度的关系

由表4-1可知其规律：调制频率越大，测尺长度越短。