概述
激光測(cè)距儀是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定(又稱激光測(cè)距)的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)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(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間,計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。
若激光是連續(xù)發(fā)射的,測(cè)程可達(dá)40公里左右,并可晝夜進(jìn)行作業(yè)。若激光是脈沖發(fā)射的,一般絕對(duì)精度較低,但用于遠(yuǎn)距離測(cè)量,可以達(dá)到很好的相對(duì)精度。
世界上第一臺(tái)激光器,是由美國休斯飛機(jī)公司的科學(xué)家梅曼于1960年,首先研制成功的。美國軍方很快就在此基礎(chǔ)上開展了對(duì)軍用激光裝置的研究。1961年,第一臺(tái)軍用激光測(cè)距儀通過了美國軍方論證試驗(yàn),對(duì)此后激光測(cè)距儀很快就進(jìn)入了實(shí)用聯(lián)合體。
激光測(cè)距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確,其誤差僅為其它光學(xué)測(cè)距儀的五分之一到數(shù)百分之一,因而被廣泛用于地形測(cè)量,戰(zhàn)場測(cè)量,坦克,飛機(jī),艦艇和火炮對(duì)目標(biāo)的測(cè)距,測(cè)量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。
由于激光測(cè)距儀價(jià)格不斷下調(diào),工業(yè)上也逐漸開始使用激光測(cè)距儀。國內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測(cè)距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)的微型測(cè)距儀,可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、礦山、港口等領(lǐng)域。
原理
激光測(cè)距儀一般采用兩種方式來測(cè)量距離:脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過程是這樣的:測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收,測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半,就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度是一般是在+/- 10厘米左右。另外,此類測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是1米左右。
激光測(cè)距是光波測(cè)距中的一種測(cè)距方式,如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t,則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中:
D——測(cè)站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離;
c——速度;
t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間。
由上式可知,要測(cè)量A、B距離實(shí)際上是要測(cè)量光傳播的時(shí)間t,根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法的不同,激光測(cè)距儀通??煞譃槊}沖式和相位式兩種測(cè)量形式。典型的是WILD的DI-3000、真尚有的LDM30X 。
需要注意,測(cè)相并不是測(cè)量紅外或者激光的相位,而是測(cè)量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測(cè)距儀,用于房屋測(cè)量,其工作原理與此相同。
方法
通常精密測(cè)距需要全反射棱鏡配合,而房屋量測(cè)用的測(cè)距儀,直接以光滑的墻面反射測(cè)量,主要是因?yàn)榫嚯x比較近,光反射回來的信號(hào)強(qiáng)度夠大。與此可以知道,一定要垂直,否則返回信號(hào)過于微弱將無法得到精確距離。
通常也是可以的,實(shí)際工程中會(huì)采用薄塑料板作為反射面以解決漫反射嚴(yán)重的問題。
5.激光測(cè)距儀精度可達(dá)到1毫米誤差,適合各種高精度測(cè)量用途。
品牌
按照2008年,全球銷量排名如下:
1. 美國圖雅得Trueyard
2.德國奧爾法ORPHA
3.美國博士能BUSHNELL
4.加拿大紐康NEWCON
5.日本尼康NIKON測(cè)距儀
6. 德國奧卡OPTI-LOGIC測(cè)距儀
7.英國真尚有LDM30X測(cè)距儀
分類
一維激光測(cè)距儀
用于距離測(cè)量、定位;
二維激光測(cè)距儀(Scanning Laser Range finder)
用于輪廓測(cè)量,定位、區(qū)域監(jiān)控等領(lǐng)域;
三維激光測(cè)距儀(3D Laser Range finder)
用于三維輪廓測(cè)量,三維空間定位等領(lǐng)域。
品牌分類
1.手持激光測(cè)距儀
測(cè)量距離一般在200米內(nèi),精度在2mm左右。這是目前使用范圍最廣的激光測(cè)距儀。在功能上除能測(cè)量距離外,一般還能計(jì)算測(cè)量物體的體積。
2. 望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀
測(cè)量距離一般在600-3000米左右,這類測(cè)距儀測(cè)量距離比較遠(yuǎn),但精度相對(duì)較低,精度一般在1米左右。主要應(yīng)用范圍為野外長距離測(cè)量。
3.工業(yè)激光測(cè)距儀
測(cè)量距離在0.5-3000米左右,精度在50mm以內(nèi),300米外要加設(shè)反光板,部分產(chǎn)品還能在測(cè)距的同時(shí)測(cè)速。主要應(yīng)用于位置控制(如車輛和船舶);定位起重機(jī);裝卸和搬運(yùn)設(shè)備;飛機(jī)測(cè)量(測(cè)高儀);冶金過程控制;測(cè)量不宜接近的物體(如管灌裝物、管道、集裝箱),以及水位測(cè)量。典型的傳感器有LDM301、LDM4x。
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