激光測(cè)距技術(shù)原理

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1、激光測(cè)距技術(shù)原理：1.激光的亮度高。固體激光器的亮度更可高達(dá)1011W／cm2Sr這是因?yàn)榧す怆m然功率有限，但是由于光束極小，于是具有極高的功率密度，所以激光的亮度一般都大于我們所見(jiàn)所有光（包括可見(jiàn)光中的強(qiáng)者：太陽(yáng)光），這也是激光可用于星際測(cè)量的根本原因所在；2.激光的單色性好。這是因?yàn)榧す獾墓庾V頻率組成單一。3.激光的方向性好。激光具有非常小的光束發(fā)散角，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的飛行以后仍然能夠保持直線傳輸；4.激光的相干性好。我們通常所見(jiàn)到的可見(jiàn)光是非相干光，激光可以做到他們都做不到的事情，比如說(shuō)切割鋼材。在測(cè)距領(lǐng)域，激光的作用更是不容忽視，可以這樣說(shuō)，激光測(cè)距是激光應(yīng)用最

2、早的領(lǐng)域（1960年產(chǎn)生，1962年即被應(yīng)用于地球與月球間距離的測(cè)量）。測(cè)量的精確度和分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)，體積小同時(shí)重量輕的激光測(cè)距儀受到了大多數(shù)有測(cè)距需求的企業(yè)、機(jī)構(gòu)或個(gè)人的青睞，其市場(chǎng)需求空間大，應(yīng)用領(lǐng)域廣行業(yè)需求多，并且起著日益重要的作用。一、相位法激光測(cè)距技術(shù)原理：locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpent

3、er),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame5當(dāng)今市場(chǎng)上主流的激光測(cè)距儀是基于相位法的激光測(cè)距儀。這是因?yàn)榛谙辔环ǖ募す鉁y(cè)距儀輕易地就可以克服超聲波測(cè)距的一大缺陷：誤差過(guò)大，使測(cè)量精度達(dá)到毫米級(jí)別。而基于此法的激光測(cè)距儀主要的缺點(diǎn)在于電路復(fù)雜、作用距離較短（一百米左右，經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)工作者的努力，現(xiàn)在也有作用距離在幾百米的相位法激光測(cè)距儀）。相位法激光測(cè)距技術(shù)，是采用無(wú)線電波段頻率的激光，進(jìn)行幅度調(diào)制并將正弦調(diào)制光往返測(cè)距儀與目標(biāo)物間距離所產(chǎn)生的相位差測(cè)定，根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)和頻率，換算出激光飛行時(shí)間，再依

4、次計(jì)算出待測(cè)距離。該方法一般需要在待測(cè)物處放置反射鏡，將激光原路反射回激光測(cè)距儀，由接收模塊的鑒波器進(jìn)行接收處理。也就是說(shuō)，該方法是一種有合作目標(biāo)要求的被動(dòng)式激光測(cè)距技術(shù)。如下圖所示：由圖所顯示的關(guān)系，我們可以知道，用正弦信號(hào)調(diào)制發(fā)射信號(hào)的幅度，通過(guò)檢測(cè)從目標(biāo)反射的回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的相移φ，通過(guò)計(jì)算即可以得到待測(cè)距離。ΔD=ct/2①t=φ/ω②又有ω=2nf③φ=N+Δφ④即D=（N+Δφ）*c/(4nf)⑤locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Li

5、nping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame5其中，D是待測(cè)距離，也即測(cè)距儀與目標(biāo)物間距離；C是光速，等于299792458m/s（假設(shè)光速未受環(huán)境影響）；t是往返測(cè)距儀與目標(biāo)物間距離一次的時(shí)間；φ是激光光束往返一次后所形成的相位差；Δφ是激光光束往返一次后所形成的相位差不足半波長(zhǎng)的部分；N是相位差中半波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)；ω是調(diào)制信號(hào)的角頻率。由于N的個(gè)數(shù)在激光飛行之后并不

6、能確定，所以這就導(dǎo)致了基于相位法的激光測(cè)距儀只能測(cè)定Δφ，相位差中不足半波長(zhǎng)的部分。這就形成了相位法的內(nèi)傷：最長(zhǎng)作用距離固定，由調(diào)制光的波長(zhǎng)決定。但是從另一方面看，相位法激光測(cè)距儀可以準(zhǔn)確地測(cè)量半個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)的相位差，這也成就了相位法激光測(cè)距儀最為突出的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，可達(dá)到毫米級(jí)別。一、脈沖法激光測(cè)距技術(shù)原理：locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(Wuzhensaidinf

7、ormationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame5相位法與超聲波測(cè)速測(cè)距所用方法相類似，最大測(cè)量距離通常為幾百米，能較容易達(dá)到毫米的數(shù)量級(jí)，但是按照該方法設(shè)計(jì)的測(cè)距儀的最大測(cè)量距離是受到限制的，不可擴(kuò)展。該方法主要在國(guó)外應(yīng)用較廣。而脈沖法激光測(cè)距一般采用紅外激光，包括近紅外激光和中紅外激光。該波段激光有可見(jiàn)和非可見(jiàn)之分。且基于此技術(shù)的測(cè)距儀對(duì)相干性要求低、速度快、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、峰值輸出功率高、重復(fù)頻率高且范圍大，所以此項(xiàng)目使用的是脈沖方法設(shè)計(jì)手持激光測(cè)距儀。脈沖法激光測(cè)距