激光测距（laser distance measuring）是以激光发生器做为灯源开展激光测距。依据激光器工作中的形式分成持续激光发生器和单脉冲激光发生器。氦氖、氩正离子、氪镉等汽体激光发生器工作中于持续輸出情况，用以相位差式激光测距；双异质性氮化镓半导体材料激光发生器，用以红外线激光测距；绿宝石、钕夹层玻璃等光纤激光器，用以单脉冲式激光测距。红外测距仪因为激光器的单色性好、专一性强等特性，再加上电子电路半导体材料化一体化，与光学激光测距仪对比，不但能够日夜工作、并且能提升激光测距精密度。

红外测距仪是使用激光器对方向的间距开展精确测量（又被称为激光测距）的仪器设备。红外测距仪在运行时往总体目标射出去一束细细的的激光器，由光学元器件接受总体目标散射的激光，记时器测量激光从发送到接受的時间，测算出从观测者到方向的间距。

若激光器是持续发送的，测程可以达到40千米上下，并可白天黑夜开展工作。若激光器是单脉冲发送的，一般肯定精密度较低，但用以长距离精确测量，能够实现不错的相对性精密度。

全世界第一台激光发生器，是由英国伯特飞机公司的生物学家梅曼于1960年，最先发明的。英国国防部迅速就在这个基础上进行了对军工用激光器设备的科学研究。1961年，第一台军工用红外测距仪根据了英国国防部论述实验，对自此红外测距仪迅速就进入了好用联合。

红外测距仪重量较轻、体型小、实际操作简易速度更快而精确，其偏差仅为其他电子光学激光测距仪的五分之一到数百分之一，因此被普遍用以地形测量，竞技场精确测量，重型坦克，飞机场，舰船和大炮对方向的激光测距，精确测量云彩、飞机场、巡航导弹及其航天器的高宽比等。它是提升重型坦克、飞机场、舰船和大炮精密度的关键技术设备。

因为红外测距仪价钱持续下降，工业生产上也慢慢进行应用红外测距仪。世界各国发生了一批新式的具备激光测距快、体型小、特性稳定等优势的小型激光测距仪，能够普遍使用于工业生产测控技术、矿山开采、海港等行业。

激光测距基本原理与方式

激光测距粗区划为二种，第一种基本原理大概是光的速度和来回時间的相乘的一半，便是激光测距仪和被检测物件中间的间距，以红外测距仪为例子；第二种是以激光器角位移传感器基本原理为机理的办法的。

激光器的测量法大概有三种，单脉冲法（激光器雷达回波法），相位差法，三角反射面法。单脉冲法精确测量间距的精密度一般是在 /- 一米上下。此外，该类激光测距仪的精确测量盲点一般是15米长。三角法用于精确测量2000mm下列近程间距（领域称作偏移）时，精密度较高可以达到1um。相位差式激光测距一般运用在高精密激光测距中，精密度一般为mm级。激光器雷达回波剖析规律用以长距离精确测量。

1第一类激光测距

假如光以速率c在空气中散播在A、B二点间来回一次所需的时间为t，则A、B两点间距离D可以用以下表明。

D=ct/2 式1.1

式中：

D——测网站A、B两点间距离；

c——光在空气中传递的速率；

t——光来回A、B一次需要的時间。

由下式得知，要精确测量A、B间距事实上是要精确测量光传递的時间t，依据精确测量時间方式的不一样，红外测距仪一般 可分成单脉冲式和相位差式二种精确测量方式。

2 第二类激光测距

激光器角位移传感器可以使用激光器的高专一性、高单色性和亮度高等特征可完成无触碰长距离精确测量。激光器角位移传感器（磁致伸缩角位移传感器）便是运用激光器的那些优势做成的新式检测仪表，它的发生，使位移测量的精密度、稳定性获得很大的提升 ，也为非触碰位移测量给予了合理的测量法。

依照检测基本原理，激光器角位移传感器基本原理分成激光器三角测量法和激光器雷达回波分析方法，激光器三角测量法一般适用高精密、短路线的精确测量，而激光器雷达回波剖析规律用以长距离精确测量。

3测量法一：相位差式激光测距

相位差式红外测距仪是用电磁波段的頻率，对激光开展幅度调制并测量调配光来回测线一次所造成的相位差延迟时间，再依据调配可见光波长，计算此相位差延迟时间所表示的间距。即用间接性方式测量出光经来回测线所需的時间。

若调配光角频率为ω，在待精确测量间距D上来回一次造成的相位差延迟时间为φ，则相匹配時间t 可表达为：

t=φ/ω 式3.1

将此关联带入（1.1）式间距D可表达为

D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/（4πf） （Nπ Δφ） = c/4f （N ΔN ）=U（N ） 式3.2

式中：

φ——数据信号来回测线一次造成的总的相位差延迟时间。

ω——调配数据信号的角频率，ω=2πf。

U——单位长度，标值相当于1/4调配光波长

N——测线所包括调配半光波长数量。

Δφ——数据信号来回测线一次造成相位差延迟时间不够π一部分。

ΔN——测线所包括调配波不够半光波长的小数部分。

ΔN=φ/ω

在给出调配和标准大气情况下，頻率c/（4πf）是一个参量，这时间距的精确测量变成了测线所包括半光波长数量的测定和不够半光波长的小数部分的精确测量即测N或φ，因为近现代精密的机器设备生产加工工艺和无线通信测相技术性的发展趋势，已使φ的精确测量做到很高的精密度。

为了更好地测得不够π的相位角φ，能够根据不一样的办法来开展精确测量，一般 运用较多的是延迟时间测相和数据测相，现阶段近程红外测距仪均使用数据测相基本原理来求取φ。

由上上述一般状况下相位差式红外测距仪应用持续发送带调配数据信号的激光，为了更好地得到激光测距高精密还需配备协作总体目标，而现阶段推行的便携式红外测距仪是单脉冲式红外测距仪中又一新式激光测距仪，它不但体型小、重量较轻，还选用数据测相单脉冲宽化细分化技术性，不用协作总体目标就可以做到mm级精密度，测程早已超出100m，且能迅速精确地立即表明间距。是近程精密度高精密建筑工程测量、房子总建筑面积精确测量中新型的长短计量检定规范器材。现运用较多的是leica企业生产制造的DISTO系列产品便携式红外测距仪。

4 测量法二：单脉冲式激光测距

单脉冲激光测距简易来讲便是对于激光器的航行时差开展激光测距，它是使用激光器单脉冲延迟时间非常短，动能在时长上比较集中化，瞬时功率非常大的特征开展激光测距。在有协作总体目标时，能够做到太远的测程；在近距离测量（几千米内）即便 沒有协作总体目标，在精密度需要不太高的情形下也能够开展激光测距。该办法主要是用以地形测量，战略最前沿激光测距，巡航导弹运作路轨追踪，毫米波雷达激光测距，及其航天器、地月距离测量等。

图4.1单脉冲式激光测距电路原理图

单脉冲式激光测距基本原理如图4.1所显示。由激光器发射装置传出一个延迟时间非常短的脉冲光，历经待测距离L以后，被总体目标物件反射面，发送脉冲光数据信号被激光器接受系统软件中的光电探测器接受，间隔时间电源电路根据测算激光器发射点和雷达回波数据信号抵达中间的時间t，得到总体目标物件与发送出的间距L。

其精密度在于：激光器脉冲信号的上升沿、接受安全通道网络带宽、探测仪频率稳定度和间隔时间精准度。

5 测量法三：三角法激光测距

激光器角位移传感器的测量法称之为激光器三角反射面法，红外测距仪的精密度是一定的，一样的激光测距仪测10米与一百米的精密度是一样的。而激光器三角反射面法测量精度是跟测量范围有关的，测量范围越大，精密度越低。

激光测距的另一种基本原理是激光器三角反射面法基本原理：半导体材料激光发生器1被眼镜片2对焦到被测物件6。折射光被眼镜片3搜集，投影到CCD列阵4上；信号转换器5根据三角函数测算列阵4上的光斑部位获得距物件的间距。

图5.1激光器三角法

激光发射器根据摄像镜头将由此可见鲜红色激光器射向物件表层，经物件折射的激光器根据接收器摄像镜头，被里面的CCD线形照相机接纳，依据不一样的间距，CCD线形照相机还可以在不一样的视角下“看到”这一光斑。依据这一视角即知的激光器和照相机中间的间距，数字信号转换器就能测算出感应器和被测物中间的间距。

与此同时，光线在接受元器件的部位根据模仿和数字电路设计解决，并根据微控制器剖析，测算出对应的輸出值，并在使用者制定的模拟量输入对话框内，按占比輸出规范信号。假如应用开关量輸出，则在设置的对话框内导通，对话框以外截至。此外，模拟量输入与开关量輸出可安装单独检验对话框。

常见在火车轨道、商品薄厚、平面度、规格等层面。

6 测量法四：激光器雷达回波法

激光器角位移传感器选用雷达回波剖析基本原理来精确测量间距能够做到一定程度上的精密度。感应器內部是由CPU模块、雷达回波控制部件、激光发射器、激光器接收器等部份构成。激光器角位移传感器根据激光发射器每秒钟发送一百万个单脉冲到检验物并返还至信号接收器，CPU测算激光器单脉冲碰到检验物并回到信号接收器所需時间，为此测算出间距值，该輸出值是将上百次的测定結果实现的均值輸出。

图6.1 激光器雷达回波法

其工作原理与单脉冲式激光测距相近，又被称为单脉冲雷达回波法，用以激光器角位移传感器。

7“安全性”和“不安全”

现阶段，销售市场上的便携式红外测距仪的工作中化学物质具体有下列几类：工作中光波长为905纳米技术和1540纳米技术的半导体激光，工作中光波长为1064纳米技术的YAG激光器。1064纳米技术的光波长对身体肌肤和双眼是害的，尤其是假如双眼不慎触碰到1064纳米技术光波长的激光器，对眼晴的损害很有可能将是永久的。因此 ，在海外，手执红外测距仪中，彻底依法取缔了1064纳米技术的激光器。在中国，一些生产厂家也有生产制造1064纳米技术的红外测距仪。

针对905纳米技术和1540纳米技术的红外测距仪，大家就称作“安全性”的。针对1064纳米技术的红外测距仪，因为它对身体有着不确定性的不良影响，因此 咱们就称作“不安全”的。

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