測距儀

測距儀

測距儀,是指一種測定飛機和地面應答台之間斜距的無線電導航設備。它由機載詢問機和地面應答台組成。利用測定電波從飛機到電台之間往返所需時間來決定兩者之間距離的方法。航空上採用1000MHz附近的脈衝波詢問和回答,其作用距離約500km,供航路上使用。此外,為了進近著陸時和微波著陸系統配合,又發展了精密測距儀,利用上升速率更快的脈衝前沿的波形,提高精度,其作用距離約40km。兩種測距儀的工作頻率相同,可以兼容工作。

基本介绍

  • 中文名:測距儀
  • 外文名:Rangefinder
  • 原理:光波、聲波、電磁波的反射、干涉
  • 解釋:用於長度、距離測量儀器
  • 套用領域:電力,水利,通訊,環境等
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簡介

測距儀是一種測量長度或者距離的工具,同時可以和測角設備或模組結合測量出角度,面積等參數。測距儀的形式很多,通常是一個長形圓筒,由物鏡、目鏡、顯示裝置(可內置)、電池等部分組成。
雷射測距儀也可以發射多次雷射脈衝,通過都卜勒效應來確定物體是在遠離還是在接近光源。

分類

常見的測距儀從量程上可以分為短程、中程和高程測距儀;
從測距儀採用的調製對象上可以分為:光電測距儀、聲波測距儀。

光電距儀

光電測距儀按照測距方法,又分為相位法測距儀和脈衝測距儀兩種。
脈衝測距儀是利用向目標物體發射一束光,測定目標物將光反射回來的時間,從而計算出儀器與目標物的距離,由於雷射具有良好的方向性、單一的波長,所以是光電測距儀一般使用雷射作為調製對象,所以脈衝式測距儀又被俗稱為雷射測距儀。
測距儀
利用脈衝法測距的雷射測距儀可以達到較寬的測距量程,可以用於室內和室外測量,其典型的測距範圍為3.5米到2000米,高量程的雷射測距儀可以達到5000米,軍事用途的雷射測距機可以到達更遠的測程。由於具有了測量遠距離測量目標的能力,為了將測距目標直觀的被使用者觀察到,所以雷射測距儀一般具有望遠系統,又被稱之為雷射測距儀望遠鏡,右圖為三筒的雷射測距望遠鏡的典型圖。
雷射測距儀的精度主要取決於儀器計算雷射發出到接收之間時間的計算準確度,根據所採用的技術和套用場合雷射測距儀可以分為精度是1米左右的常規雷射測距儀(主要用於戶外運動,狩獵等)和用於測繪、土地丈量、建築、工程套用、軍事等對精度要求較高場合的高精度型雷射測距儀。
相位法測距儀是將雷射的相位進行調製,通過測量反射回來的雷射的相位差來獲得距離的測距儀。由於需要對反射回來的雷射相位進行檢相,所以要求接收信號需要具有較強的強度,考慮到人眼的安全性,所以不能採用脈衝式雷射測距儀一樣的望遠系統,且量程較小,測距的典型量程是0.5mm到150米,一般相位法雷射測距儀採用635納米的(視覺為紅色)雷射作為調試對象,又被俗稱紅外測距儀,但其實雷射的定義並不是以顏色來定義,而採用635納米的雷射測距儀如果對人眼直接照射,會造成不可逆的傷害,請讀者正確使用和防護。

聲波距儀

聲波測距是利用聲波的反射特性而進行測量的一種儀器,一般採用超音波作為調製對象,即超音波測距儀。超音波發射器向某一方向發射超音波,在發射同時開始計時,超音波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來,超音波接收器收到反射波就立即中斷停止計時。 通過不斷檢測產生波發射後遇到障礙物所反射的回波,從而測出發射超音波和接收到回波的時間差T,然後求出距離L。
由於超音波的在空氣中傳播的速度受到溫度,濕度,氣壓等影響較大,所以測量誤差較大,且由於超音波波長較長,導致傳播距離較短,所以一般的超音波測距儀測量距離比較短,測量精度比較低。但利用超音波成扇面傳播的特點,其探測範圍較光電測距儀大,在實際工程中被廣泛的套用於安全防護,線纜高度測量,障礙物檢測等領域。

品牌

1. 雷射儀品牌主要有:
目前市面上的測距儀90%以上都是雷射測距儀:
瑞士徠卡Leica DISTO測距儀
日本尼康NIKON測距儀
艾普瑞Apresys
美國博士能BUSHNELL測距儀
法國阿克泰克Agatec
美國LTI雷射技術公司
圖雅得Trueyard測距儀
德國博世BOSCH測距儀
德國奧爾法ORPHA測距儀
紐康NEWCON測距儀
喜利得HILTI 測距儀
奧卡OPTI-LOGIC測距儀
2.超音波儀品牌主要有:
超音波測距儀,由於技術的特點,適用場合少,目前品牌比較少,主要是國產品牌:
希瑪
香港CEM測距儀
Ultrasonic測距儀

測距儀原理

雷射測距儀一般採用兩種方式來測量距離:脈衝法和相位法。脈衝法測距的過程是這樣的:測距儀發射出的雷射經被測量物體的反射後又被測距儀接收,測距儀同時記錄雷射往返的時間。光速和往返時間的乘積的一半,就是測距儀和被測量物體之間的距離。脈衝法測量距離的精度是一般是在+/- 1米左右。另外,此類測距儀的測量盲區一般是15米左右。
雷射測距是光波測距中的一種測距方式,如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點間往返一次所需時間為t,則A、B兩點間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中:
D——測站點A、B兩點間距離;
c——光在大氣中傳播的速度;
t——光往返A、B一次所需的時間。
由上式可知,要測量A、B距離實際上是要測量光傳播的時間t,根據測量時間方法的不同,雷射測距儀通常可分為脈衝式和相位式兩種測量形式。
相位式雷射測距儀
相位式雷射測距儀是用無線電波段的頻率,對雷射束進行幅度調製並測定調製光往返測線一次所產生的相位延遲,再根據調製光的波長,換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經往返測線所需的時間,如圖所示。
相位式雷射測距儀一般套用在精密測距中。由於其精度高,一般為毫米級,為了有效的反射信號,並使測定的目標限制在與儀器精度相稱的某一特定點上,對這種測距儀都配置了被稱為合作目標的反射鏡。
若調製光角頻率為ω,在待測量距離D上往返一次產生的相位延遲為φ,則對應時間t 可表示為:
t=φ/ω
將此關係代入(3-6)式距離D可表示為
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
式中:
φ——信號往返測線一次產生的總的相位延遲。
ω——調製信號的角頻率,ω=2πf。
U——單位長度,數值等於1/4調製波長
N——測線所包含調製半波長個數。
Δφ——信號往返測線一次產生相位延遲不足π部分。
ΔN——測線所包含調製波不足半波長的小數部分。
ΔN=φ/ω
在給定調製和標準大氣條件下,頻率c/(4πf)是一個常數,此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數的測量和不足半波長的小數部分的測量即測N或φ,由於近代精密機械加工技術和無線電測相技術的發展,已使φ的測量達到很高的精度。
為了測得不足π的相角φ,可以通過不同的方法來進行測量,通常套用最多的是延遲測相和數字測相,目前短程雷射測距儀均採用數字測相原理來求得φ。
由上所述一般情況下相位式雷射測距儀使用連續發射帶調製信號的雷射束,為了獲得測距高精度還需配置合作目標,而目前推出的手持式雷射測距儀是脈衝式雷射測距儀中又一新型測距儀,它不僅體積小、重量輕,還採用數字測相脈衝展寬細分技術,無需合作目標即可達到毫米級精度,測程已經超過100m,且能快速準確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測量、房屋建築面積測量中最新型的長度計量標準器具。現套用最多的是leica公司生產的DISTO系列手持式雷射測距儀和圖雅得Trueyard 雷射測距望遠鏡等。

測距儀特點

◆遠距離測量,在無反光板和反射率低的情況下能測量較遠的距離;
◆有同步輸入端,可多個感測器同步測量;
◆測量範圍廣,回響時間短;
◆外形設計緊湊,易於安裝,便於操作;
◆可測量各種物體距離(不需反射鏡); ◆增加濾光鏡可測高溫被測體;
◆可見光容易對準被測體;
◆LDM42回響速度高達50Hz;
◆最高測量精度3mm,解析度0.1mm;
◆輸出:串列口RS232/RS422, 模擬輸出4~20mA , 模擬口和開關值可軟體設定;
◆LDM43帶Profibus DP和SSI匯流排接口,容易融入工業現場匯流排;
◆有外同步輸入;

套用領域

雷射測距儀已經被廣泛套用於以下領域:電力,水利,通訊,環境,建築,地質,警務,消防,爆破,航海,鐵路,反恐/軍事,農業,林業,房地產,休閒/戶外運動等。

使用知識

為什麼雷射測距儀還有所謂“安全”和“不安全”的區別
顧名思義,雷射測距儀是利用雷射做為載波而實現測距功能的測量工具。目前,市場上的手持式雷射測距儀的採用的雷射主要有以下幾種:工作波長為905納米和1540納米的半導體雷射,工作波長為1064納米的YAG雷射。1064納米的波長對人體皮膚和眼睛是有害的,特別是如果眼睛不小心接觸到了1064納米波長的雷射,對眼睛的傷害可能將是永久性的。所以,在國外,手持雷射測距儀中,完全取締了1064納米的雷射。在國內,某些廠家還有生產1064納米的雷射測距儀。
對於905納米和1540納米的雷射測距儀,我們就稱之為“安全”的。對於1064納米的雷射測距儀,由於它對人體具有潛在的危害性,所以我們就稱之為“不安全”的。
雷射測距儀,由於採用雷射進行距離測量,而脈衝雷射束是能量非常集中的單色光源,所以在使用時不要用眼對準發射口直視,也不要用瞄準望遠鏡觀察光滑反射面,以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規範進行測量。野外測量時不可將儀器發射口直接對準太陽以免燒壞儀器光敏元件。

選購指南

在選購測距儀時,需要考慮的幾點:
1.測量範圍
2.測量精度
3.使用的場合
基本分為以下幾種情況:
a)只需要在幾米或者十幾米範圍之內進行距離測量
且精度要求不高的情況下。
*建議——可選用“超音波測距儀”。
*備註——超音波測距儀測量的效果受環境影響較大,穩定和方向性較雷射測距儀差,但價格相對便宜!適合與室內測量。
b)測量距離不長,環境光不複雜,精度要求達到毫米級別
*建議——可選購“相位式雷射測距儀”。
*備註——相位式雷射測距儀最適合在室內使用,測量精度可以達到2毫米以下。
(如用戶需要在室外的環境下進行探測時,由於受到環境光的影響,需要增加上專業的雷射瞄準器和反射板,結合使用才能達到預期的測程及效果。)
c)測量距離較遠,多用於戶外使用!
*建議——選購“望遠鏡式雷射測距儀”(即:雷射測距望遠鏡)
*特點——既是望遠鏡,又是測距儀!多倍的觀察放大倍數,使用者只需通過目鏡內部的十字瞄準系統,便能夠輕鬆的瞄準目標進行測距!利用對眼睛無害的透明紅外線雷射發射及接收,能準確地測出目標距離,其體積小巧、輕便易攜!
e) 測量遠距離及室外測量
*建議——選購帶內置望遠鏡,這樣在強光線下看的更加清楚。
*備註——便於精準測量。
雷射測距儀使用時需要注意的問題:雷射測距儀不能對準人眼直接測量,防止對人體的傷害。同時,一般雷射測距儀不具防水功能,所以需要注意防水。

測距精度

測距儀的測距精度也有標稱精度和實際精度之分。對於標稱精度,和全站儀測距標稱精度理解上一致。對於實際精度,和全站儀測距精度理解上一致。

套用

軍艦上都裝有測距儀,用於測定目標距離,以決定火炮魚雷的射程
雙目雷射測距儀
技術參數
倍率:9倍
視野:93m@1000m
重量:652克
光明度:13.0
視角:5.3
最遠的範圍:1371.6米
最近的範圍:9米
電源:CR2
指南針:有
防雨功能:有
瞄準系統:13種可調
外包裝:便攜包及掛帶
溫度顯示:有
三腳架:支持
彈道計算:支持
角度計算:支持
獨有的技術:選單智慧型旋轉

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