测距仪原理大揭秘

测距仪顾名思义是一种用于距离测量的仪器，根据测距基本原理的不同可以分为三种类型：激光测距仪，超声波测距仪和红外测距仪。在装修过程中，测距仪是一个必不可少的常用工具，了解测距仪的原理能够有效帮助我们认识其工作过程，从而熟练的运用它。今天，小编就为大家揭秘各个类型测距仪原理。

激光测距仪原理

测量方法一：脉冲式激光测距

脉冲激光测距简单来说就是针对激光的飞行时间差进行测距，它是利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中，瞬时功率很大的特点进行测距。在有合作目标时，可以达到很远的测程在近距离测量(几千米内)即使没有合作目标，在精度要求不高的情况下也可以进行测距。该方法主要用于地形测量，战术前沿测距，导d运行轨道跟踪，激光雷达测距，以及人造卫星、地月距离测量等。

脉冲式激光测距原理如图4.1所示。由激光发射系统发出一个持续时间极短的脉冲激光，经过待测距离L之后，被目标物体反射，发射脉冲激光信号被激光接收系统中的光电探测器接收，时间间隔电路通过计算激光发射和回波信号到达之间的时间t，得出目标物体与发射出的距离L。

其精度取决于：激光脉冲的上升沿、接收通道带宽、探测器信噪比和时间间隔精确度。

测量方法二：三角法激光测距

激光位移传感器的测量方法称为激光三角反射法，激光测距仪的精度是一定的，同样的测距仪测10米与100米的精度是一样的。而激光三角反射法测量精度是跟量程相关的，量程越大，精度越低。

激光测距的另一种原理是激光三角反射法原理：半导体激光器1被镜片2聚焦到被测物体6。反射光被镜片3收集，投射到CCD阵列4上信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物体的距离。

激光发射器通过镜头将可见红色激光射向物体表面，经物体反射的激光通过接受器镜头，被内部的CCD线性相机接受，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度即知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物之间的距离。

同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可设置独立检测窗口。

常用在铁轨、产品厚度、平整度、尺寸等方面。

测量方法三：激光回波法

激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离可以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接受器等部分组成。激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回接收器所需时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。

其原理与脉冲式激光测距类似，又称脉冲回波法，用于激光位移传感器。

超声波测距仪原理

超声波具有指向性强，传播距离远(在介质中)，因此也常被运用于距离测量。

超声波在空气中传播，遇到障碍物就会立即返回。超声波测距仪的工作原理就是通过发射装置发出超声波，然后根据接收器接收超声波的时间差而计算出距离。具体计算方法如下：

超声波在空气中的传播速度v=340m/s,如果超声波在空气中传播于A、B两点间往返一次所需时间为t，那么A、B两点间距离D=vt/2

其中：

D——测站点A、B两点间距离

v——超声波在空气中的传播速度

t——光往返A、B一次所需的时间。

超声波测距仪在军事和捕方面用途广泛，还可以运用于海底地貌测量。

红外测距仪原理

红外测距仪利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理来检测障碍物的远近。测距仪内有红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号后，接收管接收了障碍物反射的这个信号，经过数字化处理后就能得出障碍物间的距离。简而言之，就是利用高频调制的红外线在待测距离上往返产生的相位移算出光束度越时间t，从而得出距离D=ct/2(c为红外线在的传播速度)。

红外线测距仪便宜且易制，使用起来也快捷安全，但是精度较低，测量距离也比较近，且方向性差。

简单来说，三种测距仪的原理都是通过发射某种物质使其在介质中以一定的速度传播，并接收其遇到障碍物后反射回来的部分，然后根据路程(S)=时间(t)*速度(v)的简单数学原理公式而估算出两点间的距离。以上就是有关测距仪原理的内容，希望能对大家有所帮助!

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激光测距仪基本知识

激光测距仪的工作原理是怎样的？

激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。

激光测距仪的应用领域主要是那些方面？

激光测距仪已经被广泛应用于以下领域：电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等。

为什么激光测距仪还有所谓“安全”和“不安全”的区别？

顾名思义，激光测距仪是用激光做为主要工作物质来进行工作的。目前，市场上的手持式激光测距仪的工作物质主要有以下几种：工作波长为905纳米和1540纳米的半导体激光，工作波长为1064纳米的YAG激光。1064纳米的波长对人体皮肤和眼睛是害的，特别是如果眼睛不小心接触到了1064纳米波长的激光，对眼睛的伤害可能将是永久性的。所以，在国外，手持激光测距仪中，完全取缔了1064纳米的激光。在国内，某些厂家还有生产1064纳米的激光测距仪。

对于905纳米和1540纳米的激光测距仪，我们就称之为“安全”的。对于1064纳米的激光测距仪，由于它对人体具有潜在的危害性，所以我们就称之为“不安全”的。

手持式激光测距仪激光测距原理

激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。

D=ct/2

式中：

D——测站点A、B两点间距离；

c——光在大气中传播的速度；

t——光往返A、B一次所需的时间。

由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。

相位式激光测距仪

相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间，如图所示。

相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。

若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为：

t=φ/ω

将此关系代入（3-6）式距离D可表示为

D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)

=c/4f (N+ΔN)=U(N+)

式中：

φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。

ω——调制信号的角频率，ω=2πf。

U——单位长度，数值等于1/4调制波长

N——测线所包含调制半波长个数。

Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。

ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。

ΔN=φ/ω

在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的测量达到很高的精度。

为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。

由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过100m，且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。现应用最多的是leica公司生产的DISTO系列手持式激光测距仪。

手持式激光测距仪使用注意事项

DISTO及其他手持式激光测距仪，由于采用激光进行距离测量，而脉冲激光束是能量非常集中的单色光源，所以在使用时不要用眼对准发射口直视，也不要用瞄准望远镜观察光滑反射面，以免伤害人的眼睛。一定要按仪器说明书中安全 *** 作规范进行测量。野外测量时不可将仪器发射口直接对准太阳以免烧坏仪器光敏元件。

1、性质

半导体激光器，又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓、硫化镉、磷化铟、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。

固体激光材料：是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离子。

半导体激光器：

固体激光材料：

2、特点

半导体激光器：体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。

固体激光器：具有体积小、使用方便、输出功率大的特点。

3、应用

半导体激光器：半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网，850nm波长的半导体激光器适用于）1Gh/。局域网，1300nm -1550nm波长的半导体激光器适用于10Gb局域网系统.半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域。

固体激光器：在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途，常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面。

参考资料来源：百度百科-半导体激光器

参考资料来源：百度百科-固体激光器

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