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激光测距仪的工作原理介绍

激光测距仪原理
激光测距仪，是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一。

激光测距仪基本原理
　　激光测距仪一般采用两种方式来量测距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被量测物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被量测物体之间的距离。脉冲法量测距离的精度是一般是在+/- 1米左右。另外，此类测距仪的量测盲区一般是15米左右。
　　激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。
　　D=ct/2
　　式中：
　　D——测站点A、B两点间距离；
　　c——光在大气中传播的速度；
　　t——光往返A、B一次所需的时间。
　　由上式可知，要量测A、B距离实际上是要量测光传播的时间t，根据量测时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种量测形式。
　　相位式激光测距仪
　　相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间，如图所示。
　　相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。
　　若调制光角频率为ω，在待量测距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为：
　　t=φ/ω
　　将此关系代入（3-6）式距离D可表示为
　　D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
　　=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
　　式中：
　　φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。
　　ω——调制信号的角频率，ω=2πf。
　　U——单位长度，数值等于1/4调制波长
　　N——测线所包含调制半波长个数。
　　Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。
　　ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。
　　ΔN=φ/ω
　　在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的量测变成了测线所包含半波长个数的量测和不足半波长的小数部分的量测即测N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的量测达到很高的精度。
　　为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行量测，通常应用*多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。

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