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激光测距的原理
激光测距是利用激光器发出的高能量、高频率的光束进行测量的一种方法。
它基于光的传播速度是一个已知的常数,并且在真空中时速为299,792,458米每秒的原理。
激光测距仪由发射器、接收器以及控制电路组成。
发射器发出一个短脉冲的激光束,该激光束经过一定的光学器件后,瞄准待测距物体上的目标点。
当激光束照射到目标点上后,部分能量会被目标吸收,而另一部分则会被反射回来。
接收器接收到反射回来的光束,并将其转换为电信号。
控制电路会根据接收到的信号,计算出激光从发射到返回所经过的时间差,即“飞行时间”。
由于光的传播速度已知,通过时间差可以计算出激光从发射到返回所经过的距离。
在实际测量中,激光测距仪会通过多次发射-接收的循环进行测量,从而提高测量的准确性。
通过对多次测量结果的处理,可以得到目标点与测量仪之间的距离。
激光测距的原理基于光的传播速度的稳定性和高精度,因此在许多领域中得到了广泛的应用,例如地质勘探、建筑测量、工业制造等。
它具有测量速度快、精度高、非接触测量等优点,成为现代测量技术中不可或缺的一部分。
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。
激光测距仪原理图
激光测距仪是一种利用激光技术进行测距的仪器,其原理图如下所示:
1. 发射器。
激光测距仪的发射器部分主要包括激光发生器和光学系统。
激光发生器产生一
束高能激光,并通过光学系统将其聚焦成一束细线,以便于准确照射到目标物体上。
2. 接收器。
激光测距仪的接收器部分包括接收光电探测器和信号处理器。
接收光电探测器
接收被测物体反射回来的激光,并将其转换成电信号,然后通过信号处理器进行处理和放大,以便后续的测距计算。
3. 时间测量模块。
时间测量模块是激光测距仪的核心部分,它利用接收到的激光信号的时间差来
计算目标物体与测距仪之间的距离。
通过精确的时间测量,可以实现对目标物体距离的高精度测量。
4. 数据处理与显示模块。
数据处理与显示模块接收时间测量模块传递过来的距离数据,并进行进一步的
处理和计算,最终将测得的距离数据显示在仪器的显示屏上,以便用户进行观测和记录。
5. 电源模块。
激光测距仪的电源模块提供仪器所需的电能,以保证仪器正常工作。
通常采用
锂电池或者充电电池供电,以便于激光测距仪在户外环境下进行使用。
激光测距仪的原理图如上所述,通过发射器发射激光,接收器接收反射激光并
进行时间测量,最终通过数据处理与显示模块将测距结果显示出来。
激光测距仪在
工程测量、地质勘探、建筑施工等领域有着广泛的应用,其原理图的了解对于深入理解激光测距仪的工作原理具有重要意义。