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激光测距的基本知识点

发表时间:2020-04-21 17:25


激光测距

激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光,由光电元件接收目标反射的激光束,计时器测定激光束从发射到接收的时间,计算出从观测者到目标的距离。

若激光是连续发射的,测程可达40公里左右,并可昼夜进行作业。若激光是脉冲发射的,一般绝对精度较低,但用于远距离测量,可以达到很好的相对精度。

世界上第一台激光器,是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年,首先研制成功的。美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。1961年,第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验,对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。

激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确,其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一,因而被广泛用于地形测量,战场测量,坦克,飞机,舰艇和火炮对目标的测距,测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。

由于激光测距仪价格不断下调,工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪,可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。

常见产品应用

1.手持激光测距仪

测量距离一般在200米内,精度在2mm左右。这是使用范围最广的激光测距仪。在功能上除能测量距离外,一般还能计算测量物体的体积。

2. 望远镜式激光测距仪

测量距离一般在600-3000米左右,这类测距仪测量距离比较远,但精度相对较低,精度一般在0.5-1.2米左右。主要应用范围为野外长距离测量。

3.工业激光测距仪

测量距离在0.5-3000米左右,精度在50mm以内,300米外要加设反光板,部分产品还能在测距的同时测速。主要应用于位置控制(如车辆和船舶);定位起重机;装卸和搬运设备;飞机测量(测高仪);冶金过程控制;测量不宜接近的物体(如管灌装物、管道、集装箱),以及水位测量。典型的传感器有LDM301、LDM4x。


工作原理

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+/- 10厘米左右。

另外,此类测距仪的测量盲区一般是1米左右。测量公式如下:

L=1/2*C*T

L---测站点A、B两点间距离;

C---光在空气中的传播速度c =299792458m/s
C≈10^8m/s

T---光往返A、B一次所需的时间。

QQ截图20200421173240.jpg

主要应用范围为户外中、长距离测量。

一维激光测距仪

用于距离测量、定位;激光测距仪

二维激光测距仪(Scanning Laser Range finder)

用于轮廓测量,定位、区域监控等领域;

三维激光测距仪(3D Laser Range finder)

用于三维轮廓测量,三维空间定位等领域。

使用激光测量月球到地球距离的示意图

望远镜式激光测距仪

这类测距仪通常采用脉冲法,一般在精度1米左右,中端产品精度可以达到0.5米,2015年之后产生了精度可以达到0.3米的最新产品,光学放大倍率可以达到6~9倍。主要应用范围为野外建筑,环境勘察,建立基站,等需要野外长距离测量的情况。

激光器不具备防摔的功能,所以激光测距仪很容易摔坏发光器。

激光测距仪技术参数:

操作温度:-10℃~+50℃

探测频率:1/6~1/3HZ

激光类型:半导体激光器

观查视野:6.5°/7.0°

日常维护

激光测距仪使用时需要注意的问题:

激光测距仪不能对准人眼直接测量,防止对人体的伤害。

同时,一般激光测距仪不具防水功能,所以需要注意防水。

一般激光测距仪,属于户外使用产品,所以要注意防尘。

激光器不具备防摔的功能,所以激光测距仪很容易摔坏发光器。

激光测距仪维护:

① 经常检查仪器外观及时清除表面的灰尘脏污、油脂、霉斑等。

② 清洁目镜、物镜或激光发射窗时应使用柔软的干布。严禁用硬物刻划,以免损坏光学性能。

激光产品一般为光、机、电一体化高精密仪器,应小心轻放,严禁挤压或从高处跌落,以免损坏仪器。

应用波段

上世纪九十年代初,欧美等几大公司相继生产出可供商用的半导体激光二极管,使激光的实际应用价值发生了革命性的进步。其他种类的激光器由于产生激光的机理过于复杂,使其体积,重量特别大,功耗高等原因,大大限制了激光的应用。而半导体激光器的出现使这些问题迎刃而解。随着半导体激光器的技术进一步成熟,价格逐步降低,其应用批量和应用领域不断扩大,应用前景好。 半导体激光器体积小、重量轻、可靠性高、转换效率高、功耗低、驱动电源简单、能直接调制、结构简单、价格低廉、使用安全、其应用领域非常广泛。如光存储、激光打印、激光照排、激光测距、条码扫描、工业探测、测试测量仪器、激光显示、医疗仪器、军事、安防、野外探测、建筑类扫平及标线类仪器、实验室及教学演示、舞台灯光及激光表演、激光水平尺及各种标线定位等。 半导体激光器的一些独特优点使之非常适合于军事上的应用,如野外测距、枪炮等的瞄准、射击模拟系统、致盲、对潜通信制导、引信、安防等。由于可用普通电池驱动,使一些便携式武器设备配置成为可能。

已开发出并投放市场的半导体激光器的波段有370nm、390nm、405nm、430nm、480nm、635nm、650nm、670nm、780nm、808nm、850nm、980nm、1310nm、1550nm等,其中

1310nm、1550nm主要用于光纤通讯领域。

405nm - 670nm为可见光波段,

780nm - 1550nm为红外光波段,

370nm - 390nm为紫外光波段。




以上知识点来源于“百度百科”


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