[激光測(cè)距儀方案]什么是激光測(cè)距儀？——西城微科電子

激光測(cè)距(laser distance measuring)是以激光器作為光源進(jìn)行測(cè)距。根據(jù)激光工作的方式分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。氦氖、氬離子、氪鎘等氣體激光器工作于連續(xù)輸出狀態(tài)，用于相位式激光測(cè)距;雙異質(zhì)砷化鎵半導(dǎo)體激光器，用于紅外測(cè)距;紅寶石、釹玻璃等固體激光器，用于脈沖式激光測(cè)距。激光測(cè)距儀由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，加上電子線路半導(dǎo)體化集成化，與光電測(cè)距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測(cè)距精度，顯著減少重量和功耗，使測(cè)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(shí)。

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(guó)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(guó)軍方很快就在此基礎(chǔ)上開(kāi)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(guò)了美國(guó)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(jiǎn)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(chǎng)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(kāi)始使用激光測(cè)距儀。國(guó)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。

激光是六十年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。它是一種顏色很純、能量高度集中、方向性很好的光。激光測(cè)距儀是利用激光進(jìn)行測(cè)距的一種儀器。它的作用原理很簡(jiǎn)單：通過(guò)測(cè)定激光開(kāi)始發(fā)射到激光從目標(biāo)反射回來(lái)的時(shí)間來(lái)測(cè)定距離。例如用激光測(cè)距儀來(lái)測(cè)量月球的距離，如果激光從開(kāi)始發(fā)射到從月球反射回來(lái)的時(shí)間被測(cè)定為2.56秒，激光發(fā)射到月球的單程時(shí)間就等于1.28秒，而激光的速度是光速，等于每秒三十萬(wàn)公里。因此，測(cè)得的月球離地球的距離為單程時(shí)間和光速的乘積，即三十八萬(wàn)四千公里。為了發(fā)射和接收激光，并進(jìn)行計(jì)時(shí)，激光測(cè)距儀由激光發(fā)射器、接收器、鐘頻振蕩器及距離計(jì)數(shù)器等組成。

激光測(cè)距儀還能用來(lái)對(duì)人造衛(wèi)星跟蹤測(cè)距，測(cè)量飛機(jī)飛行高度，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)測(cè)距，以及進(jìn)行地形測(cè)繪，勘察等。

通常為了減少誤差，那些激光測(cè)距儀都會(huì)在被測(cè)端方上一個(gè)反射面，以減少漫反射造成的誤差，那那些狙擊手用的望遠(yuǎn)鏡式的激光測(cè)距儀到底是怎么克服這個(gè)問(wèn)題的?激光測(cè)距儀工作原理和聲納差不多，但是接收反射回來(lái)的光的信號(hào)會(huì)不會(huì)很容易被環(huán)境中的其他波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光線干擾?

激光測(cè)距儀(脈沖式)的檢測(cè)器件一般用雪崩光電二極管，它只對(duì)特定波長(zhǎng)的光敏感，波長(zhǎng)匹配的話極小的光強(qiáng)也能被它檢測(cè)到，波長(zhǎng)不匹配，即使光強(qiáng)很大，也不能被檢測(cè)到。激光正好具有單色性好的特點(diǎn)，常用的的波長(zhǎng)為905nm。所以接收反射回來(lái)的光的信號(hào)不容易被環(huán)境中的其他波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光線干擾。

另外：常用的激光測(cè)距有兩種方案：脈沖法和相位法。

相位法通過(guò)測(cè)量返回的波的相位偏差來(lái)測(cè)量距離，這個(gè)需要配合目標(biāo)，也就是你所說(shuō)的被測(cè)端方上一個(gè)反射面，這種情況下，測(cè)距儀的發(fā)射功率較小。

狙擊手用的望遠(yuǎn)鏡式的激光測(cè)距儀一般都是用的脈沖法，即發(fā)出一個(gè)脈沖，開(kāi)始計(jì)時(shí)，收到反射的脈沖后停止計(jì)時(shí)，達(dá)到測(cè)距的目的。這種情況下，沒(méi)有合作目標(biāo)時(shí)，靠漫反射光波能量損失使很嚴(yán)重的，但是一般不影響測(cè)量。理由如前所述。一般會(huì)加大測(cè)距儀的發(fā)射功率來(lái)作一定的補(bǔ)償。

若激光是連續(xù)發(fā)射的，測(cè)程可達(dá)40公里左右，襯氟蝶閥并可晝夜進(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(guó)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(guó)軍方很快就在此基礎(chǔ)上開(kāi)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(guò)了美國(guó)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(jiǎn)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(chǎng)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(kāi)始使用激光測(cè)距儀。國(guó)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。主要分類一維激光測(cè)距儀用于距離測(cè)量、定位;二維激光測(cè)距儀(Scanning Laser Rangefinder)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 Rangefinder)用于三維輪廓測(cè)量，三維空間定位等領(lǐng)域。

使用激光測(cè)量月球到地球距離的示意圖激光測(cè)距儀的測(cè)量原理及方法

1.利用紅外線測(cè)距或激光測(cè)距的原理是什么?測(cè)距原理基本可以歸結(jié)為測(cè)量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間，然后通過(guò)光速c =299792458m/s和大氣折射系數(shù)n計(jì)算出距離D。由于直接測(cè)量時(shí)間比較困難，通常是測(cè)定連續(xù)波的相位，稱為測(cè)相式測(cè)距儀。當(dāng)然，也有脈沖式測(cè)距儀，典型的是WILD的DI-3000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。

2.被測(cè)物體平面必須與光線垂直么?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(lái)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(guò)于微弱將無(wú)法得到精確距離。

3.若被測(cè)物體平面為漫反射是否可以?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(wèn)題。

4.超聲波測(cè)距精度比較低，現(xiàn)在很少使用。