光電測距
光電測距
採用可見光或紅外光作為載波,通過測定光線在測線兩端點間往返的傳播時間(t),算出距離(D)。它具有測量速度快、方便,受地形影響小,測量精度高等優點,已逐漸代替常規量距,光電測距儀的應用,大大提高了作業的速度和效率,使測邊的精度大為提高。
為了提高測距速度和精度,隨著科學技術的進步,在20世紀40年代末人們就研製成了光電測距儀。它具有測量速度快、方便,受地形影響小,測量精度高等優點,已逐漸代替常規量距,光電測距技術憑藉其很好的準確性、實時性以及非接觸式等突出優勢在自動測量、在線檢測等領域有著廣泛的應用。光電測距儀的應用,大大提高了作業的速度和效率,使測邊的精度大為提高。
光電測距的原理是以電磁波(光波等)作為載波,通過測定光波在測線兩端點間的往返傳播時間:D,以及光波在大氣中的傳播速度c,來測量兩點間距離的方法。若電磁波在測線兩端往返傳播的時間為t,光波在大氣中的傳播速度為c,則可求出兩點間的水平距離D。
原理
式中:c——光波在大氣中的傳播速度。(c為光波在真空中的傳播速度,反射稜鏡其值為299 792 458m/s;n為大氣折射率,是大氣壓力、溫度、濕度的函數);f:D——光波在被測兩端點間往返傳播一次所用的時間(s)。
從上式可知,光電測距儀主要是確定光波在待測距離上所用的時tzD,據此計算出所測距離。因此測距的精度主要取決於測定時間t:D的精度,時間zD的測定可採用直接方式,也可採用間接方式,如要達到±1em的測距精度,時間量測精度應達到6.7×10‘11s,這對電子元件的性能要求很高,難以達到。根據測定光波傳播時間‰的方法,光電測距儀可分為脈衝式和相位式兩種。
測定t的方法有:①直接測定光脈衝在測線上往返傳播時間的儀器,稱為脈衝式光電測距儀。②通過測量調製光在測線上往返傳播所產生的相位移,間接測定時間的儀器,稱為相位式光電測距儀。光電測距種類很多,以激光為載波的稱激光測距儀,以紅外光為載波的稱紅外測距儀。
光電測距儀按測程劃分有:
短程測距儀(≤5km)、中程測距儀(5~15km)、遠程測距儀(15km以上);
按測量精度劃分為:I級(1mD I<一5mm)、Ⅱ級(5mm。中誤差);
按採用載波劃分有:微波測距儀、激光測距儀和紅外測距儀。
脈衝式光電測距儀是由測距儀發射系統發出脈衝,經被測目標反射后,再由測距儀的接收系統接收,直接測定脈衝在待測距離上所用的時間t:。,即測量發射光脈衝與接收光脈衝的時間差,從而求得距離的儀器。脈衝式光電測距儀具有功率大、測程遠等優點,但測距的絕對精度較低,一般只能達到米級,不能滿足地籍測量和工程測量所需的精度要求。目前具有高精度測距的是相位式光電測距儀。