雷射測距

雷射測距

雷射測距(laser distance measuring)是以雷射器作為光源進行測距。根據雷射工作的方式分為連續雷射器和脈衝雷射器。氦氖、氬離子、氪鎘等氣體雷射器工作於連續輸出狀態,用於相位式雷射測距;雙異質砷化鎵半導體雷射器,用於紅外測距;紅寶石、釹玻璃等固體雷射器,用於脈衝式雷射測距。雷射測距儀由於雷射的單色性好、方向性強等特點,加上電子線路半導體化集成化,與光電測距儀相比,不僅可以日夜作業、而且能提高測距精度。

基本介紹

  • 中文名:雷射測距
  • 外文名:laser distance measuring
  • 定義:以雷射器作為光源進行測距
  • 使用方法:脈衝法和相位法
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概述

雷射測距儀是利用雷射對目標的距離進行準確測定(又稱雷射測距)的儀器。雷射測距儀在工作時向目標射出一束很細的雷射,由光電元件接收目標反射的雷射束,計時器測定雷射束從發射到接收的時間,計算出從觀測者到目標的距離。
若雷射是連續發射的,測程可達40公里左右,並可晝夜進行作業。若雷射是脈衝發射的,一般絕對精度較低,但用於遠距離測量,可以達到很好的相對精度。
世界上第一台雷射器,是由美國休斯飛機公司的科學家梅曼於1960年,首先研製成功的。美國軍方很快就在此基礎上開展了對軍用雷射裝置的研究。1961年,第一台軍用雷射測距儀通過了美國軍方論證試驗,對此後雷射測距儀很快就進入了實用聯合體。
雷射測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準確,其誤差僅為其它光學測距儀的五分之一到數百分之一,因而被廣泛用於地形測量,戰場測量,坦克,飛機,艦艇和火炮對目標的測距,測量雲層、飛機、飛彈以及人造衛星的高度等。它是提高坦克、飛機、艦艇和火炮精度的重要技術裝備。
由於雷射測距儀價格不斷下調,工業上也逐漸開始使用雷射測距儀。國內外出現了一批新型的具有測距快、體積小、性能可靠等優點的微型測距儀,可以廣泛套用於工業測控、礦山、港口等領域。

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+/- 10厘米左右。另外,此類測距儀的測量盲區一般是1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——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。典型的是WILD的DI-3000、真尚有的LDM30X 。
需要注意,測相併不是測量紅外或者雷射的相位,而是測量調製在紅外或者雷射上面的信號相位。建築行業有一種手持式的雷射測距儀,用於房屋測量,其工作原理與此相同。

方法

通常精密測距需要全反射稜鏡配合,而房屋量測用的測距儀,直接以光滑的牆面反射測量,主要是因為距離比較近,光反射回來的信號強度夠大。與此可以知道,一定要垂直,否則返回信號過於微弱將無法得到精確距離。
通常也是可以的,實際工程中會採用薄塑膠板作為反射面以解決漫反射嚴重的問題。
雷射測距儀精度可達到1毫米誤差,適合各種高精度測量用途。

品牌

按照2008年,全球銷量排名如下:
1. 美國圖雅得Trueyard
2.德國奧爾法ORPHA
3.美國博士能BUSHNELL
4.加拿大紐康NEWCON
5.日本尼康NIKON測距儀
6. 德國奧卡OPTI-LOGIC測距儀
7.英國真尚有LDM30X測距儀

分類

一維雷射測距儀
用於距離測量、定位;
二維雷射測距儀(Scanning Laser Range finder)
用於輪廓測量,定位、區域監控等領域;
三維雷射測距儀(3D Laser Range finder)
用於三維輪廓測量,三維空間定位等領域。

品牌分類

1.手持雷射測距儀
測量距離一般在200米內,精度在2mm左右。這是目前使用範圍最廣的雷射測距儀。在功能上除能測量距離外,一般還能計算測量物體的體積。
2. 望遠鏡式雷射測距儀
測量距離一般在600-3000米左右,這類測距儀測量距離比較遠,但精度相對較低,精度一般在1米左右。主要套用範圍為野外長距離測量。
3.工業雷射測距儀
測量距離在0.5-3000米左右,精度在50mm以內,300米外要加設反光板,部分產品還能在測距的同時測速。主要套用於位置控制(如車輛和船舶);定位起重機;裝卸和搬運設備;飛機測量(測高儀);冶金過程控制;測量不宜接近的物體(如管灌裝物、管道、貨櫃),以及水位測量。典型的感測器有LDM301、LDM4x。

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