激光測距儀的原理和應(yīng)用

1、激光測距儀的工作原理是怎樣的?

激光測距儀一般采用兩種方式來測量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測距的過程是這樣的：測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時記錄激光往返的時間。光速和往返時間的乘積的一半，就是測距儀和被測量物體之間的距離。脈沖法測量距離的精度是一般是在+/- 1米左右。另外，此類測距儀的測量盲區(qū)一般是15米左右。

2、激光測距儀的應(yīng)用領(lǐng)域主要是那些方面?

激光測距儀已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：電力，水利，通訊，環(huán)境，建筑，地質(zhì)，警務(wù)，消防，爆破，航海，鐵路，反恐/軍事，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，房地產(chǎn)，休閑/戶外運(yùn)動等。

3、為什么激光測距儀還有所謂"安全"和"不安全"的區(qū)別?

顧名思義，激光測距儀是用激光做為主要工作物質(zhì)來進(jìn)行工作的。目前，市場上的手持式激光測距儀的工作物質(zhì)主要有以下幾種：工作波長為905納米和1540納米的半導(dǎo)體激光，工作波長為1064納米的YAG激光。1064納米的波長對人體皮膚和眼睛是害的，特別是如果眼睛不小心接觸到了1064納米波長的激光，對眼睛的傷害可能將是永久性的。所以，在國外，手持激光測距儀中，完全取締了1064納米的激光。在國內(nèi)，某些廠家還有生產(chǎn)1064納米的激光測距儀。

對于905納米和1540納米的激光測距儀，我們就稱之為"安全"的。對于1064納米的激光測距儀，由于它對人體具有潛在的危害性，所以我們就稱之為"不安全"的。

激光測距儀應(yīng)用在辦案交警中

從交管局了解到，從今天起，可有效提高交通事故現(xiàn)場勘查效率和準(zhǔn)確性的激光測距儀將在辦案交警中廣泛應(yīng)用，這標(biāo)志著辦案交警將從此告別長期使用皮尺測量交通事故現(xiàn)場的“落后狀態(tài)”。

據(jù)了解，辦案交警可手持“萊卡PLUS型”激光測距儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)輕輕一按，交通事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)即可搞定。該激光測距儀作為交通事故現(xiàn)場測繪系統(tǒng)輔助設(shè)備，將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)及相關(guān)信息自動通過藍(lán)牙無線通信方式輸入便攜式電腦，借用計算機(jī)高速數(shù)據(jù)運(yùn)算和圖形處理功能，快捷測繪出規(guī)范、準(zhǔn)確的交通事故現(xiàn)場比例圖及自動生成現(xiàn)場勘查筆錄，大大提高了測量速度與準(zhǔn)確性。該激光測距儀具有體積小、重量輕、攜帶方便等特點，測距范圍為0.2米至200米，測量精度為正負(fù)1.5毫米。

激光測距儀使用注意事項

DISTO及其他手持式激光測距儀，由于采用激光進(jìn)行距離測量，而脈沖激光束是能量非常集中的單色光源，所以在使用時不要用眼對準(zhǔn)發(fā)射口直視，也不要用瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡觀察光滑反射面，以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規(guī)范進(jìn)行測量。野外測量時不可將儀器發(fā)射口直接對準(zhǔn)太陽以免燒壞儀器光敏元件。

以上以DISTO儀器為例簡要介紹了儀器部分測量功能，不同廠家生產(chǎn)的手持式激光測距儀功能鍵略有異同，但只要認(rèn)真閱讀使用說明書，就會充分發(fā)揮手持式激光測距儀在房屋建筑面積測量和其他精密工程測量中的作用。

手持激光測距儀在房屋丈量應(yīng)用

房屋丈量一直是房管部門既關(guān)心又費(fèi)心的工作，房屋勘丈面積圖是直接作為產(chǎn)權(quán)證的附圖，具有法律效力。它不僅是直接面對老百姓，而且直接關(guān)系到老百姓的經(jīng)濟(jì)利益，所以房屋丈量誤差的控制尤為顯得重要，按照以往的習(xí)慣利用皮尺或鋼卷尺進(jìn)行建筑面積，使用面積的丈量，雖然也可以滿足基本要求，然而在長距離測量，測層高，不易到達(dá)地的測量上存在較大誤差，而且存在勞動強(qiáng)度大工作繁雜等缺點，在高新技術(shù)快速發(fā)展的今天，如此原始，傳統(tǒng)的測量方式，已明顯的不符合當(dāng)今信息化社會快速，高效的要求。 為此，在引進(jìn)了兩臺徠卡手持式激光測距儀后，經(jīng)過幾個月的實際使用，總體認(rèn)為該儀器特別適用于建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中高層、長距離的房屋的測量。使用簡便，測量數(shù)據(jù)精確(三毫米精度)，工作效率提高(可非接觸測量)，完全拋棄了一根皮尺(或鋼卷尺)丈量房屋的方法，減少勘丈誤差，保證了面積量算精度，量算結(jié)果使業(yè)主更加信服。當(dāng)然該儀器也有亟待提高的方面，如在陽光強(qiáng)烈照耀下，長距離目標(biāo)物體較難看清，需借助望遠(yuǎn)鏡等附件。另外，每次測量時校準(zhǔn)水準(zhǔn)氣泡較費(fèi)力，最好能自動校準(zhǔn)?？傊搩x器還是受我們歡迎的。在日常生活中，室內(nèi)設(shè)計師和建筑師經(jīng)常面臨一個問題，就是在設(shè)計和裝修過程中，因一些不能靠近測量的地點存在的各種測量難點或者安全隱患而頭痛。不僅是室內(nèi)設(shè)計師、建筑師會面臨此類問題，很多普通居民用戶、礦井施工人員等等都會碰到一般測距工具無法測量到的問題,這時只需要一臺激光測距儀就能輕松解決這一問題。

除了比一般測距儀更高效外，激光測距儀由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特點，加上電子線路半導(dǎo)體化集成化，與光電測距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測距度，顯著減少重量和功耗，使測量到人造地球衛(wèi)星、月球等遠(yuǎn)目標(biāo)的距離變成現(xiàn)實。

專業(yè)小問號?

很多人認(rèn)為，激光測距儀的功能就是測量距離，但其實隨著越來越多測距行業(yè)的技術(shù)人才和企業(yè)積極研發(fā)，激光測距儀的綜合性能越來越豐富，不再僅僅局限于測量距離。

那么，激光測距儀分哪幾種?通過什么原理實現(xiàn)測量?具備什么樣的特點、功能及優(yōu)勢?和我們的日常生活又有什么關(guān)系?

CEM“秒懂”小知識

什么是激光測距儀

激光測距儀是利用激光對目標(biāo)距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。初期的激光測距儀只是單純測量點到點的距離尺寸，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，已延伸出很多的間接測量和自動計算功能。

激光測距儀工作原理

激光測距儀在工作時向目標(biāo)發(fā)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射信號到接收的時間，時間乘以光速再除以二，就計算出從觀測者到目標(biāo)的距離了。

根據(jù)工作原理的不同，激光測距方法大體可分為脈沖法、干涉法、相位法和三角法四種。

激光測距方法

1、脈沖測距法

脈沖測距法的原理基于光的傳播速度為恒量來進(jìn)行測距的，激光器發(fā)射的脈沖通過發(fā)射器投射到待測目標(biāo)上，通過目標(biāo)的漫反射由接收器接收，再由光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大器放大后，用數(shù)字電路或圖像法直接測定光往返一次所需的時間，然后計算出距離并將其顯示。

這一測距方法的主要特點是光束能以脈沖形式集中發(fā)射，通過待測目標(biāo)的漫反射進(jìn)行距離測量，不需要專門設(shè)置合作目標(biāo)，使用非常方便。但由于反射物表面的高低不平及時間測量技術(shù)的限制，這種測距裝置精度較低，一般誤差為2-5m。

干涉測距法

干涉測距法是基于光波干涉原理進(jìn)行測距的,根據(jù)光的干涉原理，兩束具有固定相位差，而且有相同頻率、相同振動方向或振動方向之間夾角很小的光相互交疊，將會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，入射激光到達(dá)分光鏡后分成反射光和透射光，并分別由固定反射鏡和可動反射鏡反射后在分光鏡處匯合成相干光束。兩束光的路程之差會影響合成光的振幅，最終影響光強(qiáng)。

其利用這一原理使激光束產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，由光電轉(zhuǎn)換器接收并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)處理后由光電計數(shù)器計數(shù)，從而實現(xiàn)對位移量的檢測。由于激光的波長極短，特別是激光的單色性好且波長值很準(zhǔn)確，因此，用激光干涉法測距的精度非常高。

3、三角測距法

將物面與光源及接收系統(tǒng)擺放在三個點，構(gòu)成三角形光路，即為三角測距法。激光光源發(fā)出的光束經(jīng)透鏡聚焦照射到被測物面上，光線由物面反射，被光電接收系統(tǒng)接收。為了能使光敏面清晰成像，可在其前方加一聚焦鏡頭。如果物面發(fā)生移動，可根據(jù)三角形相似原理求出光敏面上光斑的移動。反之，如果知道光敏面上光斑的移動量也可求出物面的移動量。

激光三角測距法形式多樣，既可以使激光正入射到物面上，光電接收系統(tǒng)傾斜接收;也可使激光斜入射到物面上、光電接收系統(tǒng)正接收或傾斜接收。光源與接收系統(tǒng)如何放置主要是看測量系統(tǒng)所測試的目標(biāo)、測量系統(tǒng)的構(gòu)造、測量系統(tǒng)其他輔助設(shè)備的設(shè)計等。

4、相位測距法 相位式激光測距儀用無線電波段的頻率對光束進(jìn)行幅度調(diào)制。測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長，換算出此相位延遲所代表的距離，即相當(dāng)于用間接的方法測定光往返測線所需的時間。

簡單的來說，相位法就是在已知激光頻率和單位距離上往返一次的相位延遲的基礎(chǔ)上，計算激光的總相位延遲與波長個數(shù)，并進(jìn)一步計算信號往返不足一個波長的部分，從而將測量距離轉(zhuǎn)化為全波長個數(shù)的測量與不足一個波長部分的測量。通過對于不足一個波長部分的測量，相位測距法能夠達(dá)到很高的精度

激光測距儀分類

①手持激光測距儀：測量距離一般在200米內(nèi)，精度較高，一般2mm左右。在功能上除能測量距離外，一般還能計算測量物體的體積。

②望遠(yuǎn)鏡式激光測距儀：測量距離一般在600-3000米左右，精度較低，一般1米左右。主要應(yīng)用范圍為野外長距離測量。

一維激光測距儀：用于距離測量、定位;

二維激光測距儀：用于輪廓測量，定位、區(qū)域監(jiān)控等領(lǐng)域;

三維激光測距儀：用于三維輪廓測量，三維空間定位等領(lǐng)域。