激光測(cè)距的方法及原理

激光測(cè)距的方法及原理激光測(cè)距技術(shù)與一般光學(xué)測(cè)距技術(shù)相比具有操作方便、系統(tǒng)簡(jiǎn)單及白天和夜晚都可以工作的優(yōu)點(diǎn)。與雷達(dá)測(cè)距相比，激光測(cè)距具有良好的抗干擾性和很高的精度，而且激光具有良好的抵抗電磁波干擾的能力。其在探測(cè)距離較長(zhǎng)時(shí)，激光測(cè)距的優(yōu)越性更為明顯。光測(cè)距技術(shù)是指利用射向目標(biāo)的激光脈沖或連續(xù)波激光束測(cè)量目標(biāo)距離的距離測(cè)量技術(shù)。較常用的激光測(cè)距方法有三角法、脈沖法和相位法激光測(cè)距。三角法激光測(cè)距激光位移傳感器的測(cè)量方法稱為激光三角反射法，激光測(cè)距儀的精度是一定的，同樣的測(cè)距儀測(cè)10米與100米的精度是一樣的。而激光三角反射法測(cè)量精度是跟量程相關(guān)的，量程越大，精度越低。采用激光三角原理和回波分析原理進(jìn)行非接觸位置、位移測(cè)量的精密傳感器。廣123CCD454上的光點(diǎn)位置得到距物體的距離。圖1.激光三角測(cè)量原理圖激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向物體表面頭，被內(nèi)部的CCD算出傳感器和被測(cè)物之間的距離。立檢測(cè)窗口。常用在鐵軌、產(chǎn)品厚度、平整度、尺寸等方面。脈沖法激光測(cè)距脈沖法測(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+/-1米左右。另外，此類測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是15米左右。隨著光電子技術(shù)的發(fā)展，精度在不斷提高，盲區(qū)也在不斷的縮小。該方法主要用于地形測(cè)量，戰(zhàn)術(shù)前沿測(cè)距，導(dǎo)彈運(yùn)行軌道跟蹤，激光雷達(dá)測(cè)距，以及人造衛(wèi)星、地月距離測(cè)量等。圖2.脈沖法測(cè)量原理圖其原理是由激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)持續(xù)時(shí)間極短的脈沖激光，經(jīng)過待測(cè)距離Lt，得出目標(biāo)物體與發(fā)射出的距離。其精度取決于：激光脈沖的上升沿、接收通道帶寬、探測(cè)器信噪比和時(shí)間間隔精確度。相位式激光測(cè)距儀相位式激光測(cè)距儀是用無線電波段的頻率，對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線所需的時(shí)間，如圖3所示。圖3.相位式激光測(cè)距原理其中藍(lán)色是發(fā)射光，紅色是反射光，從圖中可以很清楚的看到，當(dāng)發(fā)射光遇到了墻之后發(fā)生發(fā)射，其反射的波形實(shí)際上是沒有遇到墻之后波形的鏡像，因此其相位差的大小與光速?zèng)]有關(guān)系，而和發(fā)射光在何時(shí)遇到障礙物有關(guān)。相位式激光測(cè)距儀一般應(yīng)用在精密測(cè)距中。由于其精度高，一般為毫米級(jí)，為了有效的反射信號(hào)，并使測(cè)定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)上，對(duì)這種測(cè)距儀都配置了被稱為合作目標(biāo)的反射鏡。干涉測(cè)距法干涉測(cè)距法是基于光波的干涉原理，利用各種干涉儀測(cè)距的方法。激光的出現(xiàn)，使干涉測(cè)距法的應(yīng)用范圍更加廣泛。激光干涉測(cè)距法的基本原理如圖4所示：圖4.干涉法測(cè)量原理圖返回后形成參考光束；另一束射向干涉儀的測(cè)量臂，測(cè)