激光測(cè)距儀的原理和應(yīng)用

1、激光測(cè)距儀的工作原理是怎樣的?

激光測(cè)距儀一般采用兩種方式來(lái)測(cè)量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過(guò)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(lèi)測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是15米左右。

2、激光測(cè)距儀的應(yīng)用領(lǐng)域主要是那些方面?

激光測(cè)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(dòng)等。

3、為什么激光測(cè)距儀還有所謂"安全"和"不安全"的區(qū)別?

顧名思義，激光測(cè)距儀是用激光做為主要工作物質(zhì)來(lái)進(jìn)行工作的。目前，市場(chǎng)上的手持式激光測(cè)距儀的工作物質(zhì)主要有以下幾種：工作波長(zhǎng)為905納米和1540納米的半導(dǎo)體激光，工作波長(zhǎng)為1064納米的YAG激光。1064納米的波長(zhǎng)對(duì)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(zhǎng)的激光，對(duì)眼睛的傷害可能將是永久性的。所以，在國(guó)外，手持激光測(cè)距儀中，完全取締了1064納米的激光。在國(guó)內(nèi)，某些廠家還有生產(chǎn)1064納米的激光測(cè)距儀。

對(duì)于905納米和1540納米的激光測(cè)距儀，我們就稱之為"安全"的。對(duì)于1064納米的激光測(cè)距儀，由于它對(duì)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(cè)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(chǎng)勘查效率和準(zhǔn)確性的激光測(cè)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(zhǎng)期使用皮尺測(cè)量交通事故現(xiàn)場(chǎng)的“落后狀態(tài)”。

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

激光測(cè)距儀使用注意事項(xiàng)

DISTO及其他手持式激光測(cè)距儀，由于采用激光進(jìn)行距離測(cè)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(shí)不要用眼對(duì)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(shuō)明書(shū)中安全操作規(guī)范進(jìn)行測(cè)量。野外測(cè)量時(shí)不可將儀器發(fā)射口直接對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)以免燒壞儀器光敏元件。

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

手持激光測(cè)距儀在房屋丈量應(yīng)用

房屋丈量一直是房管部門(mén)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(duì)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(zhǎng)距離測(cè)量，測(cè)層高，不易到達(dá)地的測(cè)量上存在較大誤差，而且存在勞動(dòng)強(qiáng)度大工作繁雜等缺點(diǎn)，在高新技術(shù)快速發(fā)展的今天，如此原始，傳統(tǒng)的測(cè)量方式，已明顯的不符合當(dāng)今信息化社會(huì)快速，高效的要求。 為此，在引進(jìn)了兩臺(tái)徠卡手持式激光測(cè)距儀后，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的實(shí)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(zhǎng)距離的房屋的測(cè)量。使用簡(jiǎn)便，測(cè)量數(shù)據(jù)精確(三毫米精度)，工作效率提高(可非接觸測(cè)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(yáng)光強(qiáng)烈照耀下，長(zhǎng)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(cè)量時(shí)校準(zhǔn)水準(zhǔn)氣泡較費(fèi)力，最好能自動(dòng)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(jì)師和建筑師經(jīng)常面臨一個(gè)問(wèn)題，就是在設(shè)計(jì)和裝修過(guò)程中，因一些不能靠近測(cè)量的地點(diǎn)存在的各種測(cè)量難點(diǎn)或者安全隱患而頭痛。不僅是室內(nèi)設(shè)計(jì)師、建筑師會(huì)面臨此類(lèi)問(wèn)題，很多普通居民用戶、礦井施工人員等等都會(huì)碰到一般測(cè)距工具無(wú)法測(cè)量到的問(wèn)題,這時(shí)只需要一臺(tái)激光測(cè)距儀就能輕松解決這一問(wèn)題。

除了比一般測(cè)距儀更高效外，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)。

專業(yè)小問(wèn)號(hào)?

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

那么，激光測(cè)距儀分哪幾種?通過(guò)什么原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量?具備什么樣的特點(diǎn)、功能及優(yōu)勢(shì)?和我們的日常生活又有什么關(guān)系?

CEM“秒懂”小知識(shí)

什么是激光測(cè)距儀

激光測(cè)距儀是利用激光對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。初期的激光測(cè)距儀只是單純測(cè)量點(diǎn)到點(diǎn)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(cè)量和自動(dòng)計(jì)算功能。

激光測(cè)距儀工作原理

激光測(cè)距儀在工作時(shí)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(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射信號(hào)到接收的時(shí)間，時(shí)間乘以光速再除以二，就計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離了。

根據(jù)工作原理的不同，激光測(cè)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(cè)距方法

1、脈沖測(cè)距法

脈沖測(cè)距法的原理基于光的傳播速度為恒量來(lái)進(jìn)行測(cè)距的，激光器發(fā)射的脈沖通過(guò)發(fā)射器投射到待測(cè)目標(biāo)上，通過(guò)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(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大后，用數(shù)字電路或圖像法直接測(cè)定光往返一次所需的時(shí)間，然后計(jì)算出距離并將其顯示。

這一測(cè)距方法的主要特點(diǎn)是光束能以脈沖形式集中發(fā)射，通過(guò)待測(cè)目標(biāo)的漫反射進(jìn)行距離測(cè)量，不需要專門(mén)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(shí)間測(cè)量技術(shù)的限制，這種測(cè)距裝置精度較低，一般誤差為2-5m。

干涉測(cè)距法

干涉測(cè)距法是基于光波干涉原理進(jìn)行測(cè)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(dòng)方向或振動(dòng)方向之間夾角很小的光相互交疊，將會(huì)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(dòng)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(huì)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(hào)，經(jīng)處理后由光電計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位移量的檢測(cè)。由于激光的波長(zhǎng)極短，特別是激光的單色性好且波長(zhǎng)值很準(zhǔn)確，因此，用激光干涉法測(cè)距的精度非常高。

3、三角測(cè)距法

將物面與光源及接收系統(tǒng)擺放在三個(gè)點(diǎn)，構(gòu)成三角形光路，即為三角測(cè)距法。激光光源發(fā)出的光束經(jīng)透鏡聚焦照射到被測(cè)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(dòng)，可根據(jù)三角形相似原理求出光敏面上光斑的移動(dòng)。反之，如果知道光敏面上光斑的移動(dòng)量也可求出物面的移動(dòng)量。

激光三角測(cè)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(cè)量系統(tǒng)所測(cè)試的目標(biāo)、測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)造、測(cè)量系統(tǒng)其他輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)等。

4、相位測(cè)距法 相位式激光測(cè)距儀用無(wú)線電波段的頻率對(duì)光束進(jìn)行幅度調(diào)制。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)，換算出此相位延遲所代表的距離，即相當(dāng)于用間接的方法測(cè)定光往返測(cè)線所需的時(shí)間。

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，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(jì)算激光的總相位延遲與波長(zhǎng)個(gè)數(shù)，并進(jìn)一步計(jì)算信號(hào)往返不足一個(gè)波長(zhǎng)的部分，從而將測(cè)量距離轉(zhuǎn)化為全波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量與不足一個(gè)波長(zhǎng)部分的測(cè)量。通過(guò)對(duì)于不足一個(gè)波長(zhǎng)部分的測(cè)量，相位測(cè)距法能夠達(dá)到很高的精度

激光測(cè)距儀分類(lèi)

①手持激光測(cè)距儀：測(cè)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(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，精度較低，一般1米左右。主要應(yīng)用范圍為野外長(zhǎng)距離測(cè)量。

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：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：用于三維輪廓測(cè)量，三維空間定位等領(lǐng)域。