激光测距望远镜的基本原理

激光测距望远镜的基本原理激光测距仪，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。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。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=1/2ct=1/2c·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和图雅得Trueyard激光测距望远镜等。激光测距仪分为两类，一类是手持激光测距仪，这类测距仪测量距离比较短，一般为40-250米，测量精度高。另外一类是激光测距仪望远镜，这类激光测距仪测量距离远，一般为500-2000米，最长测量距离可以达到2公里。长距离的激光测距仪望远镜，全球前四大品牌，是图雅得、博士能、奥尔法和尼康。这四个品牌占据了全球激光测距仪95%以上的市场份额。四大品牌产品都各有其自身的优势。图雅得作为全球第一品牌，产品以技术领先见长，图雅得是全球最早的能生产测距+测高+测角一体机的品牌，目前博士能和尼康都还没有这种技术。其产品快速测距、操作简单是其最大特点。产品价格适中，具有比较高的性价比。博士能是全球老牌的激光测距仪望远镜品牌，其产品做工精美，是做工最好的品牌。博士能测距仪产品侧重打猎和高尔夫功能。产品功能强大，但是操作欠繁琐。另外博士能0.5码高精度测距仪方面非常有优势。奥尔法是全球第三大品牌，其产品价格是四个品牌中最低的，产品具有非常高的性价比，产品操作简单，实用性高。尼康在测距望远镜领域技术上不是很强，产品都为国内代工，但是凭借尼康品牌的知名度，在全球也有不俗的表现，长期占据第四的位置。在国内，尼康测距仪由于代理体制问题，售价一直偏高，导致性价比不高。