激光测距方法综述

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三维激光扫描仪中测距的方法与特点

三维激光扫描仪中测距的方法与特点

三维激光扫描仪中测距的方法与特点《三维激光扫描仪中测距的方法与特点》激光扫描技术是一种高精度的三维测量方法,主要用于建筑设计、制造业和文化遗产保护等领域。

测距是其中最基本的功能之一。

本文将介绍三维激光扫描仪中常用的测距方法和其特点。

一、相位测距法相位测距法是三维激光扫描仪中应用较为广泛的一种测距方法。

该方法基于激光光束的干涉原理,通过测量光束在发射和接收之间传播的距离差来获取目标物体的距离信息。

在扫描仪的计算系统中,利用光电二极管或其他传感器记录下光束经过的相位差,进而计算出目标物体的距离。

相位测距法具有较高的精度和测量范围,适用于大多数测距场景。

二、时间差测距法时间差测距法是另一种常用的测距方法。

该方法利用激光光束从发射到接收所需的时间来计算目标物体的距离。

通过激光脉冲的发射和接收时间的记录,结合光在空气中的传播速度,可以精确计算出测量目标与激光扫描仪之间的距离。

相较于相位测距法,时间差测距法的优势在于简单、快速,适用于运动目标的测量。

三、特点与应用三维激光扫描仪中测距的方法具有以下特点:1. 高精度:三维激光扫描仪能够实现毫米级的测量精度,具备非常高的测量精度,能够准确地捕捉目标物体的细节信息。

2. 高效率:激光扫描仪可以实现快速的数据采集,每秒钟可达到百万级的测量点,节省了大量的测量时间和人力成本。

3. 安全性:三维激光扫描仪在进行测量时通常使用红光激光束,与人眼视觉系统无害,无需担心安全问题。

四、总结三维激光扫描仪中的测距方法多样而灵活,可根据不同的测量需求选择合适的方法。

相位测距法和时间差测距法是两种常用的测距方法,各自具有优势和适用场景。

无论是高精度的建筑测量还是制造业中的质量控制,三维激光扫描仪都能够提供准确、快速且安全的测距解决方案。

如何使用激光测距仪进行高精度距离测量

如何使用激光测距仪进行高精度距离测量

如何使用激光测距仪进行高精度距离测量激光测距仪是一种先进的测量工具,在广泛的领域中得到了应用。

它能够以高精度、高速度对目标进行距离测量,并且不受环境光的影响。

本文将介绍如何使用激光测距仪进行高精度距离测量,并探讨其在不同领域的应用。

激光测距仪的原理是利用激光脉冲发射并接收反射后的信号来计算出目标物体的距离。

在使用激光测距仪时,首先需要设置测距模式。

大多数激光测距仪都提供单次测距和连续测距两种模式。

单次测距模式适用于需要对单个目标进行精确距离测量的情况,而连续测距模式适用于需要连续监测目标位置或进行建模分析的情况。

在使用激光测距仪进行高精度距离测量时,需要注意以下几个因素。

首先,测距仪需要与目标物体保持一定的垂直关系,以确保激光的正常发射和接收。

其次,需要选择合适的反射面作为目标,以获得清晰、明亮的激光反射信号。

此外,还应注意环境光的干扰。

在强光照射下,激光测距仪可能无法正常工作或测量结果出现偏差。

在这种情况下,可以通过使用反射板或遮挡物来抑制环境光的影响。

激光测距仪的应用非常广泛,涵盖了建筑、地理、环境和工程等领域。

在建筑领域,激光测距仪可用于测量建筑物的尺寸、距离和高度,为建筑设计和施工提供便利。

在地理领域,激光测距仪常用于地形测量和地图制作。

通过激光测距仪获取的高精度测量数据,可以帮助绘制精确的地图,并用于地质勘探和环境监测。

在环境领域,激光测距仪可以用于测量水位、河流流速、雪深等参数,为环境监测和自然灾害预警提供数据支持。

在工程领域,激光测距仪可以用于测量建筑工地、矿山和道路等场地的尺寸和距离,以实现工程规划、土地利用和资源管理。

除了上述应用领域,激光测距仪还在其他领域展现出了巨大潜力。

例如,在体育运动中,激光测距仪可以用于测量击球距离、高尔夫球洞距离以及田径比赛中的运动员距离。

在物流领域,激光测距仪可以用于测量货物体积和距离,以优化仓储和运输操作。

在军事领域,激光测距仪可以用于火炮射击的精确测距和导航系统的定位。

博世激光测距仪使用方法

博世激光测距仪使用方法

博世激光测距仪使用方法1.引言1.1 概述激光测距仪是一种运用激光技术进行距离测量的高精度仪器。

博世激光测距仪作为市场上领先的产品之一,具有精确测量、简便易用的特点,被广泛应用于建筑、工程测量、室内装饰等领域。

博世激光测距仪基于激光的时间-of-flight原理,通过发射激光脉冲并接收其反射回来的信号来计算距离。

它采用高精度的光电器件和先进的信号处理技术,能够在较短的时间内准确测量出目标物体与测距仪之间的距离。

在使用博世激光测距仪之前,首先需要确保测距仪所处的环境符合使用要求。

例如,确保测量区域没有强烈的光源干扰以及物体表面没有太多的反光物质。

此外,还需要了解测距仪的功能和设置,以便在实际操作中能够正确使用。

本文将详细介绍博世激光测距仪的基本原理和使用步骤。

首先,我们将解释激光测距的基本原理,包括时间-of-flight原理和信号处理方法。

然后,我们将逐步介绍博世激光测距仪的使用步骤,包括测量准备、测量操作和数据处理。

最后,我们将总结本文的内容并提出一些建议,以帮助读者更好地使用博世激光测距仪。

通过本文的阅读,读者将能够全面了解博世激光测距仪的使用方法,掌握正确的操作步骤,并能够在实际应用中获得准确的测量结果。

无论是对于从事建筑和工程测量的专业人士,还是对于对测量感兴趣的普通用户,本文都将是一个有益的参考资料。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织结构和内容安排。

以下是一个可能的编写内容:"1.2 文章结构本文将针对博世激光测距仪的使用方法进行详细介绍。

文章主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分会首先概述博世激光测距仪的背景和其在测距领域中的应用。

接着会阐述文章整体的结构和目的,为读者提供一个整体的了解和预期。

正文部分将重点讲解博世激光测距仪的基本原理和使用步骤。

首先会介绍博世激光测距仪的基本原理,包括激光发射、接收和测距计算等。

然后会详细说明使用博世激光测距仪的具体步骤,包括仪器的准备、测距过程的操作方法和注意事项等。

物理实验技术中的激光测距与雷达测距方法

物理实验技术中的激光测距与雷达测距方法

物理实验技术中的激光测距与雷达测距方法激光测距与雷达测距是物理实验技术中常用的两种测量距离的方法。

它们分别利用激光和雷达原理进行测距,具有精度高、测量范围广等优点,在许多领域中得到了广泛应用。

一、激光测距技术激光测距技术是通过使用激光器产生一束聚焦光束,在目标物上发射并接收反射的激光束来测量距离。

该技术使用的激光器通常为半导体激光器或激光二极管。

1. 原理与工作方式激光测距技术利用光的传播速度与目标物的距离之间的关系来测量距离。

激光器发射的激光束被目标物反射并返回,通过测量激光束从发射到接收的时间差,并乘以光速,即可得到目标物与激光器之间的距离。

2. 应用领域激光测距技术在工业制造、建筑工程、测绘地理、自动驾驶等领域中得到了广泛应用。

在工业制造中,激光测距可以用于测量物体的尺寸、距离和位置,用于精确测量和校准。

在建筑工程中,激光测距可以用于测量建筑物的高度、长度和面积,以及地形和地貌的测量。

在测绘地理中,激光测距可以用于地表和地下的测量,用于生成数字地球模型和三维地图。

在自动驾驶中,激光测距可以用于障碍物检测和物体感知,用于车辆的定位和导航。

二、雷达测距技术雷达测距技术是通过发送和接收无线电频率的电磁波来测量距离。

它利用电磁波在空中传播的速度与物体之间的距离之间的关系来测量距离。

雷达技术通常使用微波频段的电磁波。

1. 原理与工作方式雷达测距技术利用发射器发射连续或脉冲电磁波,当这些电磁波与目标物相互作用时,一部分电磁波会被目标物反射并回到接收器。

通过测量电磁波的传播时间和速度,即可计算出目标物与雷达之间的距离。

2. 应用领域雷达测距技术在空中交通、天气预报、军事防卫等领域中得到了广泛应用。

在空中交通中,雷达测距可以用于飞行器的位置和速度测量,用于飞行器的导航和自动驾驶控制。

在天气预报中,雷达测距可以用于测量降水量和风速等气象参数,用于天气预测和气候研究。

在军事防卫中,雷达测距可以用于目标检测和跟踪,用于敌方目标的监视和追踪。

激光测距技术

激光测距技术

激光测距技术苗德青 0910022011 测仪091超声波具有指向性强,能量消耗缓慢,传播距离较远等优点,所以,在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中,超声波测距是目前应用最普遍的一种,它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。

激光测距仪,是利用激光对目标离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。

【关键词】超声波单片机测距AbstractLaser distance measuring instrument, laser is used to target distance of accurate measurement instrument. Laser range finder at work to emit a very fine laser, received by a photoelectric element reflecting the laser beam, a laser beam emitted from the timer determination to the receiving time, calculated from the observer to the target distance. Laser range finder, light weight, small volume, simple operation fast and accurately, the error is only other optical range finder 1/5 to hundreds of. The ultrasonic wave has strong directivity, slow energy consumption, communication distance etc., so, in the use of sensor technology and automatic control technology combined with the measurement scheme, the ultrasonic ranging is currently the most commonly used one kind, it is widely used in anti-theft, reversing radar, level measurement, construction sites and some industrial field【Key Words】Ultrasonic wave One-chip computer Range finding1.1课题概述科学改革日新月异的时代,技术应用也应该与时俱进。

激光测距实验报告

激光测距实验报告

激光测距实验报告激光测距实验报告激光测距是一种高精度的测量技术,广泛应用于工程测量、地质勘探、航天航空等领域。

本次实验旨在通过搭建激光测距系统,探究其原理和应用。

一、实验原理激光测距是利用激光束在空气中传播的速度非常快的特性来测量距离的一种方法。

激光束发射出去后,经过一定的时间后被接收器接收到,利用时间差以及光速的已知值,可以计算出被测距离。

二、实验器材本次实验使用的器材包括激光发射器、接收器、计时器、光电二极管等。

三、实验步骤1. 搭建实验装置:将激光发射器和接收器分别固定在实验平台上,保证它们之间的距离为已知值。

2. 调试激光发射器:将激光发射器接通电源,观察是否能够正常发出激光束。

如果发现问题,及时检查并修复。

3. 调试接收器:将接收器接通电源,观察是否能够正常接收到激光束。

同样,如果发现问题,需要及时检查并修复。

4. 测量距离:在实验平台上设置一个待测物体,用激光束照射该物体,并记录下激光束发射和接收的时间差。

5. 计算距离:根据已知的光速值和时间差,通过简单的计算即可得到待测物体与激光器之间的距离。

四、实验结果与分析在本次实验中,我们针对不同距离进行了多次测量,并记录下了相应的时间差。

通过计算,我们得到了每个距离对应的实际距离。

在分析实验结果时,我们发现激光测距的精度较高,与实际距离相比误差较小。

这得益于激光束传播速度极快的特性,使得测距结果更加准确可靠。

此外,我们还发现在实验过程中,激光束的传播受到了一些因素的影响,如大气湿度、温度等。

这些因素会导致激光束的传播速度发生微小变化,从而对测距结果产生一定的影响。

因此,在实际应用中,需要对这些因素进行考虑和修正,以提高测距的精度和可靠性。

五、应用前景激光测距技术具有广泛的应用前景。

在工程测量中,激光测距可以用于测量建筑物的高度、地面的距离等,为工程设计和施工提供准确的数据支持。

在地质勘探中,激光测距可以用于测量地壳的变形、地震活动等,为地质灾害的预测和防范提供重要依据。

脉冲激光测距技术研究

脉冲激光测距技术研究

• 63•本文基于对脉冲激光测距技术的了解,阐述了激光测距原理方法,对脉冲激光测距的关键指标进行了分析。

同时搭建了脉冲激光测距验证样机,通过光纤延时法模拟激光测距,并通过国军标消光比法验证了激光测距机的最大测程。

1 激光测距原理方法激光测距的原理是激光发射模块发射激光射向远处目标,通过对目标反射回来的激光信号进行相关解算,最终得出目标物的距离。

根据不同的时间测量方式,激光测距可分为以下两种方法:第一,脉冲激光飞行时间测距法,具体是通过计算激光发射与回波脉冲接收时刻的时间差来计算距离值;第二,调制波相位测距法,主要是通过对连续波激光信号相位调制,在此基础上,对调制波往返目标与测距机产生的相位差进行解调计算出距离值。

2 脉冲激光测距关键指标分析脉冲激光测距的关键指标有最大作用距离、测距精度、准测率和虚警概率等,下面分别对其进行分析。

2.1 最大作用距离激光雷达方程是表示发射的激光功率与接收到的激光功率之间关系的方程,其表达式为:P r 为接收光功率(W );P t 为激光发射功率(W );A 为朗伯面的面积(m 2);ρ目标反射系数;D 为接收器口径(m );R 为测距机到目标的距离;t a 为大气透过率;η1为发射器光学系统效率;θt 为光束发散度(rad );η2为接收器光学系统效率。

由此计算出激光测距最大作用距离为:如上方程所示,要想提高最大作用距离,可以使用提高探测器响应度,提高发射功率,提高发射、接收效率,增大接收天线面积,增大目标反射截面,减少束散角等方法,大气透射率是系统不可决定的因素,在此不作讨论。

其中,提高激光发射功率受限于系统体积、重量、功耗和散热条件;提高发射接收效率的提升空间有限;增大接收天线面积同样受体积、重量限制;增大目标反射截面受目标类型限制;减少束散角受系统跟、瞄精度限制。

最简单易行的措施采用高灵敏度的探测器来提高接收功率,从而提高作用距离。

2.2 测距精度激光测距的误差主要来自时间测量的误差,这种误差通常分为两种:第一,静态误差,包含延迟误差、脉宽误差等。

激光测距讲解

激光测距讲解

激光测距技术在空间的应用随着空间技术和航天工业的发展。

空间距离测量已成为空间领域的重要研究内容。

传统雷达测距在太空中极易受到高能粒子和电磁波的干扰,测量精度低,无法满足高精度测量的要求。

宇宙空间空气稀薄、温度变化剧烈,无法进行超声波测距。

因此。

测量空间距离需要一种适合空间环境、抗干扰能力强和测量精度高的测距方法。

激光测距技术是一种自动非接触测量方法,对电磁干扰不敏感,抗干扰能力强,测量精度高。

与一般光学测距技术相比,它具有操作方便、系统简单及白天和夜晚都可以工作的优点。

与雷达测距相比,激光测距具有良好的抗干扰性和很高的精度。

在重复测距的同时,以细激光束对空间扫描,同时获得目标的距离、角度和速度等信息,这就是激光雷达。

激光雷达能实现很多传统雷达达不到的性能要求。

激光的发散角小、能量集中。

能够实现极高的探测灵敏度和分辨率;其极短的波长使得天线和系统尺寸可以很小,这些都是传统雷达所不可比拟的。

与微波雷达相比,激光测距仪方向性好、体积小、重量轻。

非常适用于搭载在航天器上进行空间目标距离测量。

激光测距技术综合了激光器技术、光子探测技术、信号处理技术等多项技术。

测距精度高。

测程大,可靠性高,能够满足空间目标高精度、大测程测距的要求。

在空间测量领域获得了广泛应用。

1.1研究背景及意义激光是一种自然界原本不存在的,因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光,激光的特点有:1.方向性好——普通光源(太阳、白炽灯或荧光灯)向四面八方发光,而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内,这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。

激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。

2.亮度高——激光是当代最亮的光源,只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。

太阳光亮度大约是103瓦/(厘米2·球面度),而一台大功率激光器的输出光亮度经太阳光高出7~14个数量级。

这样,尽管激光的总能量并不一定很大,但由于能量高度集中,很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。

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1 激光测距方法综述 引言 激光测距就是通过激光往返的时间来测定距离。由于激光器与普通光源有显著的区别,它利用受激发射原理和激光腔的滤波效应,使所发光束具有一系列特点:激光有小的光束发散角,即所谓的方向性好或准直性好;激光的单色性好,或者说相干性好,普通灯源或太阳光都是非相干光;激光的输出功率虽然有限度,但光束细,所以功率密度很高,一般的激光亮度远比太阳表面的亮度大。因而采用激光器做光源的测距仪也就有一些优于其他测距仪的特点:测量精度高、分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻。因此广泛应用于军事、科学技术、生产、建设等各个方面。

一、 激光测距的国内外现状 1960年,世界上第一台红宝石激光器诞生,激光所具有的单色性好、方向性强和高亮度性引起了人们的普遍关注。随后科学家和工程师们就提出了激光测距、激光雷达、激光制导研制的构想,并开展了大量研究工作。作为激光雷达的原型,激光测距仪以其体积小巧,性能优越等优点迅速取代了传统的光学测距仪,成为光学测距主导产品。最突出发展的是卫星测距机。1961年,美国已成功开发出世界上第一台红宝石激光测距系统。1969年,美国的坦克火控系统中的首次使用激光测距系统。同年,科学家们利用激光测距系统精确测量出地球测试点和月球反射器间的距离。

二极管激光测距仪的研究起始于

在20世纪60年代末,80年代中期开始陆续解决了激光装置、光学系统和信号处理电路的关键技术,在20世纪80年代后期进入应用研究阶段,并开发了各种不同用途的射频模组原型,20世纪90年代中期,各种成熟的产品不断涌现。

国外大学、研究机构和公司都进行了对脉冲半导体激光测距系统的研究。Schwartz Electro-Optics公司为美国的国家数据中心研制了激光波长测量装置,开发了无人海浪测量站,并为美国联邦政府的公路总局开发了激光自动感应车辆行驶速度和高度的测量系统,提高了交通效率;还开发了军用直升机激光防碰撞报警装置。EXXON公司研制了用于海洋石油勘探开发的激光二极管角度测距系统。1992年,美国亚特兰大激光公司研制了警方使用的手持式人眼安全激光二极管测距仪,用于测量车辆的距离和速度。在1996年下半年,美国Bushnell公司开发了400米的400型LD激光测距仪Yaddaga400,1997被评为世界上100个重大科技成果之一,同年,他们推出了测距能力为800米的800型激光测距机。美国Lecia公司也研制了小型LD测距仪,测量距离为0.2~30m。自1995年以来对人眼安全的半导体激光测距技术的发展十分迅速,推出了波长为800~900nm范围内、峰值功率为KW、脉冲宽度20~50ns、测量距离10m~1km非合作目标激光测距系统。

目前国际上脉冲式激光测距的系统研究主要向着髙精度、远距离、发射脉冲窄、测距范围广等方向进行。在这种研究方向的指引下,国际上对激光测距研究的技术水平有了很大提高:Leica公司所生产的测距望远镜,其测距的范围从10m~ 1.2km,其测距精度小于±lm,Bushnell公司的激光测距仪的测量范围从15m~1.5km,加拿大NEWCON公司生产的LRM2500CI 2

型激光测距机的最大测程可达2500m。 在20世纪80年代开始研究开发的国内的激光测距机是在原来的固体、气体激光测距仪的基础上发展起来的。目前,已具备了基础技术,主要是为了解决工程难题,开发出各种应用产品。航天科工集团公司八三五八所研制了测量范围200m, 0.5m精度,重复频率l00Hz的激光测距仪。上海光学精密机械研究所研制的便携式激光测距仪,对漫反射混凝土墙的测距可达100m,釆用300MHz的计数方法,精度为0.5m,重复频率1KHz。中国计量学院信息工程系光电子所与国外合作研发了低成本、便携式半导体激光测距仪。常州莱赛公司开发了作用距离为200m的半导体激光测距仪。由西南技术物理研究所研制的半导体激光髙度表,工作波长为905nm,重复率l00Hz。 二、 激光测距的方法及原理 激光的出现,标志着人们掌握和利用光波进入一个新阶段。激光技术出现之后,很快被应用到各类测量 (大地测量、地形测量、工程测量、航空摄影测量,以及人造地球卫星的观测和月球的光学定位等航天测量)中,使测量方法不断革新,测量精度显著提高.引起了测量领域内的深刻变化。激光测距是其中应用最早且最为成熟的一种。激光测距分为相对距离测量和绝对距离测量,常用的方法有:干涉法、反馈法、脉冲法、相位法、三角测量法、纵模拍频测距法等多种方法,这些方法各有特点,分别应用于不同的测量环境和测量领域。 2.1 干涉法 干涉法激光测距是通过移动被测目标并对相干光进行测量,经计算/2的数量完成距离增量的测量,因此干涉法测量的灵敏度非常高,达到纳米级的测量。激光的干涉测距是经典的精密测距方法,根据光的干涉原理,两列具有固定相位差,而且有相同频率、相同的振动方向或振动方向之间夹角很小的光相互交叠,将会产生干涉现象。

图(2.1.1) 图(2.1.1)为常用的迈克尔逊干涉仪的原理示意图。由激光器发射的激光经分光镜分成反射光束S1和透射光束S2。两光束分别由固定反射镜M1

和可动反射镜M2反射回来,两者在分

光镜处汇合成相干光束。若两列光S1

和S2的路程差S= S1- S2。设两束光迭

加时,其合成的光强为

12122cos2/IIIIIL (1)

其中为激光的波长,当L=N/2时,两束反射光的相位差为2的整倍数,迭加后振幅增大,即I最大,出现亮条纹;当L=(2N+l) /2时,两束光的相位相反,二者振幅相抵消,I最小,出现暗条纹。将这两束光再经分束器反射到光探测器上,则其输出信号与迭加后光线的亮暗有关。假设开始时反射器1、2的间距为L,然后沿光线前进方向慢慢移动反射器2。每移动一个/2,两束光的相位关系从相同到相反,变化一个周期(),出现一次亮暗光交替,光探测器的输出信号也变化一次。从该输出信号变化的次数,就可以确定反射器2移动的距离 3

/2Ln。 由于光的波长极短,特别是激光的单色性高,其波长值很准确,所以利用干涉法测距的分辨率至少为/2,精度为微米级。利用现代电子技术还可能测定0.01个光干涉条纹,因此干涉法测距的精度极高,这是任何其它测距法无法比拟的。 2.2 反馈法 反馈法测距适用于各种电磁波波源,并且测距精度高、速度快、便于仪器小型化、数字化。反馈法测距采用距离与传输时间、传输时间与振荡频率相互转换的技术,通过测量系统闭环振荡频率的手段,来测量激光传输时间,从而达到激光测距的目的。反馈法测距的设想最早由前苏联人提出。60年代末日本庆应大学进行了实验研究,结果表明反馈法测距是很有发展前景的方法,但此后未再发现详细报道。 国内对反馈法测距的研究刚刚起步,北方交通大学物理系姚淑娜等人对反馈测距法进行了初步研究,并取得了一定的结果。姚淑娜等人对反馈法测距进行了原理探讨和方案论证,设计了一套实验装置,在实验室内进行了短距离测量,取得了一定的效果。她们将待测距离L作为探测器和反射器之间的振荡反馈通道,使光-电脉冲信号的振荡频率与待测距离相关,从而由测量频率值求得距离。如图(2.2.1)是反馈法测距的原理图。 图(2.2.1) 在反馈法测量中,主要问题是测距的精度随着距离的增加而降低,此外,大气湍流造成反馈信号的起伏,也将引起振荡频率的不稳定性,会导致测量误差,因此反馈法测距比较适用于短程测距。

2.3 脉冲法 脉冲激光测距方法即为激光飞行时间(TOF)的距离测量,目前已经有了非常广泛的应用,如地形的测量、战术测距、导弹轨迹跟踪、以及卫星、地球到月球距离的测量等。脉冲激光测距利用激光脉冲瞬时功率大(可至兆瓦),持续时间短,能量在时间上相对集中的特点来进行测量。在存在合作目标时,脉冲激光测距能够到达很远的测程。在不存在合作目标时,通过被测物体对脉冲激光的漫反射所得到的反射信号也可以进行测距。

脉冲激光测距仪的原理如图(2.3.1)所示。由激光发射系统发射一个持续时间极短脉冲激光,经过测量范围R后,被目标物体反射,脉冲激光接收系统收到回波信号,计时电路开始计时,通过计算脉冲激光发射和回波信号到达探测器之间的时间间隔,可以计算出目标对象和激光测距仪之间的距离。该距离可表示为:

12Rct (1)

其中C为光速,t为计时电路计算出的脉冲激光发射与回波信号到达之间的时间间隔。

由式(1)可以看出,脉冲式激光测距的测量精度主要取决于脉冲发射到回波信号达到之间的时间差的测量精度。其中如何精确的确定t的起止时刻和精确测量飞行时间,如何减小测量误差及消除输入噪声引起的时间抖动,是脉冲式激光测距的重要研究方向。 4

图(2.3.1) 2.4 相位法 相位式激光测距仪,是利用一种固定频率的高频正弦信号,通过连续调制激光源的发光强度,测定调制激光往返一次所产生的相位延迟。通过该延迟测量的距离。即用相位延迟间接的测定信号的传播时间,代替直接测量激光往返所需的时间变化量,从而测量出距离。相位式激光测距测量精度高,可达毫米级,适用于近距离测量。相位式激光测距的基本原理图如图所示

设调制频率为f,调制波形cf,c为光速,则光波的相移为 22mmm

式中m为0或正整数,m为小数,则图中两括号间的距离

2Rctcmmf



式中,t表示光在两括号间传播的时间,如果测得光波相移表达式中的

整数m和小数m,就可以由上式确定出被测距离R,所调制光波被认为是一把“光尺”,即波长就是相位式激光测距度量的尺子。相位式激光测距通常有粗尺和细尺两种测量手段,这是为了保证足够的精度并扩大测量距离,所以一般需要两种调制频率。

2.5 三角测量法 三角法激光测距是由激光器发出的光线,经过会聚透镜聚焦后入射到被测物体表面上,接收透镜接收来自入射光点处的散射光,并将其成像在光电位置探测器敏感面上,当物体移动时,通过光点在成像面上的位移来计算出物体移动的相对距离,三角法激光测距的分辨力很高,可以达到微米数量级。

激光三角法具有结构简单、测试速度快、实时处理能力强、使用灵活方便的特点,随着半导体技术、光电子技术等的发展,尤其是计算机技术的迅猛发展,三角法测试技术在长度、距离及三维形貌等的测试中有广泛的应用。

激光三角法测量常采用直射式和斜射式两种结构。直射式激光三角法原理如图(2.5.1)所示

图(2.5.1) 激光器发出的光线,经会聚透镜聚焦后垂直入射到被测物体表面上,物体移动或其表面变化,导致入射点沿入射光轴的移动。入射点处的散射

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