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。