第九章__激光测距

激光测距的原理激光测距是一种利用激光技术进行距离测量的方法，它利用激光的高速、高精度和不易受外界环境影响的特点，逐渐取代了传统的测距方法，被广泛应用于工业、军事、地质勘探、环境监测等领域。

激光测距的原理主要依赖于激光的发射和接收、时间测量和速度计算等技术。

首先，激光测距的原理是基于激光的发射和接收。

通常情况下，一台激光发射器会向目标物体发送一束激光脉冲，激光脉冲会被目标物体所反射，然后由激光接收器接收到反射回来的激光脉冲。

接收器能够准确地捕获激光脉冲的时间信息，从而实现对目标物体的距离测量。

其次，激光测距的原理还涉及时间测量和速度计算。

激光脉冲从发射到接收的时间间隔可以通过激光接收器进行精准测量。

因为光速是一个已知的常数，所以可以通过光速和时间间隔的乘积来计算出目标物体的距离。

换句话说，激光测距的原理是基于速度=距离/时间这一基本物理公式，通过测量激光的发射和接收的时间间隔，从而计算出目标物体和测距仪之间的距离。

另外，激光测距的原理还包括激光光束的特性。

激光是一种具有高度定向性和能量密度的光束，它能够在空间中传播并且不会受到外界环境的影响。

这使得激光测距能够在复杂条件下进行准确测量，例如在室内、室外或者在恶劣的天气条件下。

此外，激光测距的原理还包括激光测距仪的精准度和稳定性。

激光测距仪通常具有高精度和高稳定性，能够在不同工作条件下实现准确的距离测量。

这得益于激光技术的发展和传感器技术的进步，使得激光测距仪可以实现亚毫米级别的距离测量精度。

总的来说，激光测距的原理是利用激光的高速、高精度和不易受外界环境影响的特点，通过激光的发射和接收、时间测量和速度计算等技术，实现对目标物体的距离测量。

与传统的测距方法相比，激光测距具有更高的精度和稳定性，可以在复杂环境下进行准确的距离测量，因此被广泛应用于各个领域。

激光测距原理
激光测距技术是一种非常有效的测量距离技术，在近距离测量和距离测量领域都有广泛的应用。

它能够以米为单位，以精确的方式测量被测物体的距离，而且比起传统的方法，它的精度能够大大提高。

激光测距原理包括“眼睛”（激光膨胀系统）和“耳朵”（接收系统）。

“眼睛”由压缩激光发射器和反射器组成，激光发射器发出特定波长的连续、瞬态激光束，用来照亮被测物体以及位置识别。

而接收系统可以把发射出来的有特定波长的激光信号，反射照亮被测物体后产生的回波信号接收到，而依据接收得到的信号序列分析解析，来确定被测物体的距离。

另外，还有一个特殊的技术叫做TOF（Time of Flight，飞行时间），它可以通过表明激光光束从发射到接收的时间间隔来测算物体的距离，非常的精确。

TOF技术在测距时可以自动补偿光束路径的空间弯曲和因折射而导致的时间延迟。

激光测距技术可以提供非常高性价比的精确距离测量方法，它在船舶、工厂自动化、工业监控、机器视觉和其他许多领域都有广泛的应用。

激光在军事中的应用激光测距激光测距技术出现于20世纪60年代中期，最早在航空、航天中得到应用、随着激光技术和数字处理技术的发展，由于其优异的性能得到了广泛的应用。

激光测距（laser distance measuring）是以激光器作为光源进行测距。

根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。

氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态，用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器，用于红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器，用于脉冲式激光测距。

激光测距仪由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗，使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。

激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定(又称激光测距)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。

激光测距有脉冲法、相位法和脉冲—相位法。

脉冲法准确度低，相位法准确度高1.脉冲法测距过程：测距仪发射出的激光经被测量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，就是测距仪和被测量物体之间的距离。

脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 1米左右。

另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。

原理：测距机发射矩形波激光脉冲，入射被测目标后返回部分的激光由，c为光速，t为激光脉冲测距机接收。

测距机与目标物的距离L为 L=c t2往返时间。

在激光器发射功率一定的情况下，光电探测器接受的回波功率P L的大小与测距机的光学系统的透过率有关，与目标物物理性质有关，与被测距离L的大小有关。

在不同目标下的测距方程：漫反射大目标：P L=P T A R2πL2ρK f K R K T K2α漫反射小目标：P L=P T A O A R2πΩT LρK f K R K T K2α角反射棱镜合作目标：P L=P T A t A RΩtΩT LρK f K R K T K2α式中，P T为发射功率；A R为接收光学系统的有效面积，A O为目标的有效面积，A t为角反射棱镜的有效面积，ΩT为经发散光学系统激光发散角，Ωt为角反射棱镜的激光发散角，K T为干涉滤光片的峰值透过率，K R为接收系统的透过率，K T为发射系统透过率，Kα为单程大气透过率，ρ为目标反射率。

脉冲激光测距系统设计激光测距是指利用射向目标的激光脉冲测量目标距离的一种距离测量仪。

脉冲激光测距法由于激光的发散角小, 激光脉冲持续时间极短,瞬时功率极大(可达兆瓦以上 ,因而可使激光测距系统具有方向性好,测距精度高,测程远,抗干扰能力强,隐蔽性好等优点, 在军事领域得到广泛的应用。

目前, 激光测距系统种类繁多,大体分为脉冲测距法,相位测距法和干涉测距法三类。

脉冲激光测距法相比相位激光测距法有以下几项优点:第一, 在相同的总平均光功率输出条件下, 脉冲光波型激光测距仪可测量的距离远必连续光波型激光测距仪要长。

第二,测距速度较快。

第三,不需要合作目标,隐蔽性和安全性好。

考虑以上特点和实际系统设计要满足体积小,功耗低,高重频, 测距速度快等特点, 本实验中我们选择脉冲激光测距法作为整体系统的测距方式。

一设计任务通过对典型光电子信息系统—激光测距系统的设计和实现,了解常见光电子信息系统的组成, 掌握典型光电子信息系统的一般设计方法, 利用提供的硬件模块搭建室内模拟激光测距系统, 编写单片机程序计算测距距离并显示,实现室内激光模拟测距。

二工作原理脉冲激光测距系统的原理与微波脉冲雷达测距原理相似,在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲, 光脉冲发射到目标后一小部分激光反射到测距点被光功能接收器接收。

设目标距离为 R ,激光脉冲往返经过的时间为t ,光在空气中传播的速度为 c ,则测距公式如下:R=ct/2。

实际脉冲激光测距机是利用时钟晶体振荡器和脉冲技术起来测定时间间隔 t 的。

时钟即晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲振荡 (T=1/f ,脉冲计数器的作用是对晶振产生的电脉冲个数进行计数。

如在测距机和目标之间光往返的时间 t 内脉冲个数为 N ,能带测距离 R==。

相对测距精度为。

如图:三系统组成及总体方案论证脉冲激光测距系统由三部分组成:激光发射部分, 激光接收部分和信号处理部分。

首先由半导体激光器发射一个激光脉冲, 该激光脉冲经过发射光学系统准直后射向目标 (本实验中激光通过一段光纤传播 ,同时在主波取样透取出主波的一小部分作为参考脉冲送入接收系统, 经过光电探测器转换为电脉冲后, 再经放大器放大后开启门电路,这时计数器开始计数。

激光测距原理激光测距原理激光测距是一种常用的测量技术，它利用激光束的特性来实现对目标物体距离的精确测量。

激光测距技术广泛应用于工业、建筑、地理勘测等领域，其原理简单且测量精度高，因此备受青睐。

激光测距的原理是通过发射激光束，并利用激光束在空间中的传播速度和反射回来的时间来计算目标物体与测量仪之间的距离。

具体而言，激光测距仪会发射一束高度聚焦的激光束，该激光束会沿着一条直线传播到目标物体上，并被目标物体表面的物体反射。

然后，激光测距仪会接收到反射回来的激光束，并测量从发射到接收的时间间隔。

在测量过程中，激光测距仪会利用光电元件来接收反射回来的激光束。

当激光束射到目标物体上时，一部分光会被目标物体吸收，另一部分光会被目标物体反射回来。

激光测距仪会通过光电元件将反射回来的光转换为电信号，并测量从发射到接收的时间间隔。

由于光在真空中的传播速度是已知的，因此可以利用测量的时间间隔和光速来计算目标物体与测量仪之间的距离。

激光测距的精度主要取决于测量仪的时间测量能力和光速的精确度。

通常情况下，激光测距仪的时间测量精度可以达到纳秒级别，而光速的精确度已经被广泛认可。

因此，激光测距技术可以实现高精度的距离测量，其测量误差可以控制在几毫米以内。

除了距离测量，激光测距技术还可以用于测量其他物理量，如速度和位移。

在测量速度时，激光测距仪会连续测量目标物体与测量仪之间的距离，并根据距离的变化率来计算目标物体的速度。

而在测量位移时，激光测距仪会测量目标物体与测量仪之间的距离变化，并根据距离的变化量来计算目标物体的位移。

总结一下，激光测距利用激光束的传播速度和反射回来的时间来计算目标物体与测量仪之间的距离。

它是一种高精度、非接触式的测量技术，广泛应用于各个领域。

激光测距仪可以通过测量时间间隔和光速来实现距离、速度和位移的测量，具有精度高、稳定性好等优点。

随着技术的不断进步，激光测距技术将在更多领域发挥重要作用。

激光测距的原理
激光测距是一种利用激光技术来测量距离的方法。

其原理是利用激光束的特性，通过测量激光束从发射到接收所需的时间来计算出目标物体与测距仪之间的距离。

激光测距一般采用脉冲激光器发射一束短脉冲激光，激光束经由发射器发射出去，当遇到目标物体时会被目标物体散射或反射回来，再通过接收器接收到回波信号。

接收器会记录下激光束发射和接收之间的时间间隔，即回波的时间差。

根据光速恒定的原理，可以利用回波的时间差来计算出激光从发射到接收的路径长度，进而得出目标物体与测距仪之间的距离。

在实际激光测距过程中，还需要考虑到环境中的气候因素对激光传输的影响。

因为气压、气温和湿度等气象条件的变化会对激光的传播速度产生一定的影响，因此在测距之前需要对这些气象因素进行校正。

同时，还需考虑到激光束在传输过程中受到大气吸收、激光器本身的波长变化和散射等因素的影响，以提高测距的准确性。

总之，激光测距利用激光束的传输速度和回波时间差来计算目标物体与测距仪之间的距离，是一种精确而高效的测距方法。

激光测距原理与方法激光测距是一种常见的测量距离的方法，它基于激光的特性来实现高精度的测距。

激光测距广泛应用于建筑、工程、地质勘测等领域，具有快速、准确、非接触等优点。

本文将介绍激光测距的基本原理和常用的测距方法。

一、原理激光测距的基本原理是利用激光器发射出的激光束，并通过接收器接收反射回来的激光束，通过测量激光传播的时间来计算出距离。

具体来说，激光测距仪发射激光束后，激光束会在测量目标上产生反射，反射回来的激光束会被接收器接收到。

通过测量激光从发射到接收的时间间隔，再结合光速的知识，就可以计算出目标物体与测距仪之间的距离。

二、方法1. 直接测量法直接测量法是最常见的激光测距方法，它通过测量激光从发射到接收的时间来计算距离。

该方法适用于目标物体与测距仪之间没有障碍物的情况下。

具体操作上，测距仪会发射一束激光并计时，当激光束反射回来时停止计时，通过计算时间差并结合光速，即可得到距离。

2. 干涉测量法干涉测量法是一种高精度的激光测距方法，它利用激光的干涉现象来实现测量。

该方法适用于需要高精度测距的场景，如光学仪器的校准等。

干涉测量法的原理是将激光束分成两束，一束直接射向目标物体，另一束经过反射后再射向目标物体，通过比较两束激光的相位差来计算距离。

3. 相移测量法相移测量法是一种基于相位差的激光测距方法，它通过改变激光的相位来实现测量。

该方法适用于需要高精度测距和抗干扰能力的场景，如工业制造中的测量和定位。

相移测量法的原理是通过改变激光的相位，使得接收到的激光信号与参考信号之间产生相位差，通过测量相位差来计算距离。

4. 多点测量法多点测量法是一种基于三角测量原理的激光测距方法，它通过同时测量目标物体与测距仪之间的多个点来计算距离。

该方法适用于需要测量目标物体的形状和尺寸的场景，如建筑物的测量和勘测。

多点测量法的原理是通过测量目标物体多个点之间的距离，并结合三角测量原理计算出目标物体与测距仪之间的距离。

总结激光测距是一种高精度、快速、非接触的测量方法，它通过测量激光的传播时间或相位差来计算目标物体与测距仪之间的距离。

激光测距原理详细讲解嘿，朋友们！今天咱来唠唠激光测距原理。

你说这激光测距，就像是我们生活中的一个小魔术，可神奇啦！想象一下哈，激光就像一把超级精准的尺子，但它可不是普通尺子哦。

它能快速地“飞”出去，然后又准确地跑回来，告诉我们距离有多远。

这是咋做到的呢？其实啊，激光测距就是利用了激光的特性。

激光那可是一束非常集中、非常亮的光呀！它就像一支勇往直前的箭，直直地射出去。

当这束光碰到目标后，会反射回来。

然后呢，仪器就通过计算光出去和回来的时间，就能算出距离啦！这就好比你把一个球扔出去，然后根据球飞出去和回来的时间，就能大概知道你扔了多远，是不是挺有意思的？那有人可能会问啦，这激光测距准不准呀？嘿，那可太准啦！它比你用尺子量还准呢！而且它速度超快，眨个眼的功夫，距离就出来啦！你说厉不厉害？咱再打个比方，激光测距就像是一个特别厉害的侦探，能一下子就找到目标的位置。

不管是测房子的长度，还是测两个东西之间的距离，它都能轻松搞定。

你看在建筑工地上，工人们用它来测量尺寸，保证房子盖得稳稳当当的；在测绘领域，它能帮助绘制出精确的地图；甚至在一些高科技的领域，比如无人驾驶，它也是大功臣呢！它就像一个默默无闻但超级厉害的小助手，在背后帮了大忙。

激光测距原理虽然听起来有点复杂，但其实理解起来并不难呀。

就是光跑个来回，我们算个时间的事儿。

这么一想，是不是觉得也没那么神秘啦？而且呀，随着科技的不断进步，激光测距技术也越来越厉害啦！它的精度越来越高，能测的距离也越来越远。

说不定以后呀，它还能有更多更神奇的用处呢！所以说呀，这激光测距原理可真是个好东西！它让我们的生活变得更方便、更精确。

我们得感谢那些聪明的科学家们，是他们让这个神奇的技术出现在我们的生活中。

让我们一起为激光测距原理点个赞吧！它真的很棒！。

激光测距算法激光测距算法是一种利用激光技术进行距离测量的方法。

激光测距技术广泛应用于工业、建筑、测绘等领域，其精度高、反应快的特点使得它成为现代测量领域不可或缺的工具。

激光测距算法的基本原理是利用激光束在空气中的传播速度和被测物体反射回来的时间差来计算距离。

首先，激光器发射一束激光束，然后激光束照射到被测物体上并被反射回来。

接收器接收到反射回来的激光束，并测量出激光束的传播时间。

根据光在空气中的传播速度，可以通过测量时间差来计算出被测物体与激光器之间的距离。

激光测距算法的精度受多种因素影响，其中包括激光器的发射功率、接收器的灵敏度、环境中的光散射和反射等。

为了提高测距精度，通常会采用多次测量并取平均值的方法，还可以通过增加激光器的功率、优化接收器的灵敏度以及使用特殊的光学器件来减小误差。

激光测距算法的实现有多种方法。

最简单的方法是使用单点测距算法，即在一个点上进行距离测量。

这种方法适用于测量单个点的距离，但对于复杂的物体，可能需要使用多点测距算法。

多点测距算法通过在不同位置上进行测量，然后根据测量结果进行数据处理，可以得到更准确的距离信息。

除了距离测量，激光测距算法还可以用于测量物体的形状和轮廓。

通过在不同的角度上进行测量，可以获取物体表面的三维数据，从而实现对物体形状的测量和分析。

这种方法在工业制造、机器人导航等领域具有广泛的应用前景。

需要注意的是，激光测距算法在使用过程中也存在一些限制。

首先，激光测距算法对被测物体的表面材质和颜色有一定的要求，对于反射率低或吸收激光的物体可能无法进行准确测量。

其次，激光测距算法在测量过程中可能受到环境光的干扰，导致测量结果不准确。

因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的激光测距算法和设备。

激光测距算法是一种基于激光技术的距离测量方法，具有高精度和快速响应的特点。

它在工业、建筑、测绘等领域有着广泛的应用前景。

通过不断改进算法和设备，激光测距技术将能够更好地满足人们对精确测量的需求，推动相关行业的发展。

激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。

激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。

相位测距技术的测距精度高,但作用距离有限,主要用于高精度大地测量。

众所周知，光在给定介质的传播速度是一定的，因此，通过测量光在参考点和被测点之间的往返传播时间，即可给出目标和参考点之间的距离。

相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间，其计算公式如下：
t=Φ/2πf
式中，t为光波往返传播时间（s）；Φ为调制光波的相位变化量（rad）; f为调制频率（Hz）。

光的往返传播时间得到后，目标至参考点的距离可由下式求得
R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)
式中，R为目标至参考点距离（m）；c为光波传播速度（m/s）；λ为调制光波波长（m）。

相位位移是以2π为周期变化的，因此有
Φ=（N+△n）.2π
式中，N为相位变化整周期数；△n为相位变化非整周期数。

由以上两式可知
R=λ/2×（N+△n）
上式表明，只要测出发射和接收光波的相位差，即可得到目标的距离。

因此相位测距可理解为以调制光波半波长为“测量尺度”的距离测量方法。