激光測(cè)距儀的概述
2010-07-23
定義
激光測(cè)距儀
激光測(cè)距儀是利用對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)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)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。
若激光是連續(xù)發(fā)射的，測(cè)程可達(dá)40公里左右，并可晝夜進(jìn)行作業(yè)。若激光是脈沖發(fā)射的，一般絕對(duì)精度較低，但用于遠(yuǎn)距離測(cè)量，可以達(dá)到很好的相對(duì)精度。
世界上第一臺(tái)激光器，是由美國(guó)休斯飛機(jī)公司的科學(xué)家梅曼于1960年，首先研制成功的。美國(guó)軍方很快就在此基礎(chǔ)上開展了對(duì)軍用激光裝置的研究。1961年，第一臺(tái)軍用激光 測(cè)距儀通過了美國(guó)軍方論證試驗(yàn)，對(duì)此后激光測(cè)距儀很快就進(jìn)入了實(shí)用聯(lián)合體。
激光測(cè)距儀重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)單速度快而準(zhǔn)確，其誤差僅為其它光學(xué)測(cè)距儀的五分之一到數(shù)百分之一，因而被廣泛用于地形測(cè)量，戰(zhàn)場(chǎng)測(cè)量，，飛機(jī)，艦艇和火炮對(duì)目標(biāo)的測(cè)距，測(cè)量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。
由于激光測(cè)距儀價(jià)格不斷下調(diào)，工業(yè)上也逐漸開始使用激光測(cè)距儀。國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測(cè)距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)的微型測(cè)距儀，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、礦山、港口等領(lǐng)域。
激光是六十年代發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。它是一種顏色很純、能量高度集中、方向性很好的光。激光測(cè)距儀是利用激光進(jìn)行測(cè)距的一種儀器。它的作用原理很簡(jiǎn)單：通過測(cè)定激光開始發(fā)射到激光從目標(biāo)反射回來的時(shí)間來測(cè)定距離。例如用激光測(cè)距儀來測(cè)量月球的距離，如果激光從開始發(fā)射到從月球反射回來的時(shí)間被測(cè)定為2.56秒，激光發(fā)射到月球的單程時(shí)間就等于1.28秒，而激光的速度是光速，等于每秒三十萬(wàn)公里。因此，測(cè)得的月球離地球的距離為單程時(shí)間和光速的乘積，即三十八萬(wàn)四千公里。為了發(fā)射和接收激光，并進(jìn)行計(jì)時(shí)，激光測(cè)距儀由激光發(fā)射器、接收器、鐘頻振蕩器及距離計(jì)數(shù)器等組成。 激光測(cè)距儀還能用來對(duì)人造衛(wèi)星跟蹤測(cè)距，測(cè)量飛機(jī)飛行高度，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)測(cè)距，以及進(jìn)行地形測(cè)繪，勘察等。
分類
激光測(cè)距儀分手持激光測(cè)距儀和望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀。
1、手持激光測(cè)距儀：測(cè)量距離一般在200米內(nèi)，精度在2mm左右。這是目前使用范圍廣的激光測(cè)距儀。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，這類測(cè)距儀測(cè)量距離比較遠(yuǎn)，但精度相對(duì)較低，精度一般在1米左右。主要應(yīng)用范圍為野外長(zhǎng)距離測(cè)量。[2]
一維激光測(cè)距儀
用于距離測(cè)量、定位；激光測(cè)距儀
二維激光測(cè)距儀（Scanning Laser Range finder）
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（3D Laser Range finder）
用于三維輪廓測(cè)量，三維空間定位等領(lǐng)域。
圖:使用激光測(cè)量月球到地球距離的示意圖
用途
激光測(cè)距儀廣泛用于地形測(cè)量，戰(zhàn)場(chǎng)測(cè)量，坦克，飛機(jī)，艦艇和火炮對(duì)目標(biāo)的測(cè)距，測(cè)量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。由于激光測(cè)距儀價(jià)格不斷下調(diào)，工業(yè)上也逐漸開始使用激光測(cè)距儀，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、礦山、港口等領(lǐng)域。
原理
1.利用紅外線測(cè)距或激光測(cè)距的原理
測(cè)距原理基本可以歸結(jié)為測(cè)量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間，然后通過光速c =299792458m/s 和大氣折射系數(shù)n 計(jì)算出距離D。由于直接測(cè)量時(shí)間比較困難，通常是測(cè)定連續(xù)波的相位，稱為測(cè)相式測(cè)距儀。當(dāng)然，也有脈沖式測(cè)距儀，典型的是WILD的DI-3000
需要注意，測(cè)相并不是測(cè)量紅外或者激光的相位，而是測(cè)量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測(cè)距儀，用于房屋測(cè)量，其工作原理與此相同。
2.被測(cè)物體平面必須與光線垂直么？
通常精密測(cè)距需要全反射棱鏡配合，而房屋量測(cè)用的測(cè)距儀，直接以光滑的墻面反射測(cè)量，主要是因?yàn)榫嚯x比較近，光反射回來的信號(hào)強(qiáng)度夠大。與此可以知道，一定要垂直，否則返回信號(hào)過于微弱將無(wú)法得到精確距離。
3.若被測(cè)物體平面為漫反射是否可以？
通常也是可以的，實(shí)際工程中會(huì)采用薄塑料板作為反射面以解決漫反射嚴(yán)重的問題。
4.超聲波測(cè)距精度比較低，現(xiàn)在很少使用。
5.激光測(cè)距儀精度可達(dá)到1毫米誤差，適合各種高精度測(cè)量用途。
選購(gòu)
在選購(gòu)測(cè)距儀時(shí)，需要考慮的幾點(diǎn)：
1.測(cè)量范圍
2.測(cè)量精度
3.使用的場(chǎng)合
基本分為以下幾種情況：
a) 只需要在幾米或者十幾米范圍之內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量，
且精度要求不高的情況下。
建議——可選用“超聲波測(cè)距儀”。
備注——超聲波測(cè)距儀測(cè)量的效果受環(huán)境影響較大，穩(wěn)定和方向性較激光測(cè)距儀差，但價(jià)格相對(duì)便宜，適合與室內(nèi)測(cè)量。
b) 測(cè)量距離不長(zhǎng)，多用于室內(nèi)，精度要求高。
建議——可選購(gòu)“手持式激光測(cè)距儀”。
備注——手持式激光測(cè)距儀適合在室內(nèi)使用，測(cè)量精度及效果都非常不錯(cuò)。
?。ㄈ缬脩粜枰谑彝獾沫h(huán)境下進(jìn)行探測(cè)的話，建議配上專業(yè)的激光瞄準(zhǔn)器和反射板，結(jié)合使用才能達(dá)到預(yù)期的測(cè)程及效果。）
c) 測(cè)量距離較遠(yuǎn)，多用于戶外使用。
建議——選購(gòu)“望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀”（即：激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡）
品牌
手持激光測(cè)距儀
測(cè)量距離一般在200米內(nèi)，精度在2mm左右。這是目前使用范圍廣的激光測(cè)距儀。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。
主要品牌有：喜利得HILTI 測(cè)距儀, 徠卡Leica DISTO測(cè)距儀，BOSCH博世測(cè)距儀，國(guó)產(chǎn)大有測(cè)距儀，福祿克測(cè)距儀
望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀
測(cè)量距離一般在600-3000米左右，這類測(cè)距儀測(cè)量距離比較遠(yuǎn)，但精度相對(duì)較低，精度一般在1米左右，有的光學(xué)放大倍率可以達(dá)到6~9倍。主要應(yīng)用范圍為野外建筑，環(huán)境勘察，建立機(jī)戰(zhàn)，等需要野外長(zhǎng)距離測(cè)量的情況。
主要品牌有：美國(guó)博士能BUSHNELL測(cè)距儀，美國(guó)里奧波特Leupold測(cè)距儀， 加拿大紐康NEWCON測(cè)距儀，日本尼康NIKON測(cè)距儀，德國(guó)奧卡OPTI-LOGIC測(cè)距儀, 美國(guó)LTI測(cè)距儀, 以及美國(guó)IMPULSE英柏斯測(cè)距儀，TRUPULSE圖帕斯系列測(cè)距儀。
激光測(cè)距儀使用時(shí)需要注意的問題：激光測(cè)距儀不能對(duì)準(zhǔn)人眼直接測(cè)量，防止對(duì)人體的傷害。同時(shí)，一般激光測(cè)距儀不具防水功能，所以需要注意防水。新的美國(guó)里奧波特激光測(cè)距儀，由于在美國(guó)當(dāng)?shù)刂饕m用于戶外狩獵愛好者，所以制作之處的優(yōu)勢(shì)即是可以防水防霧，配有叢林樹木枝葉涂彩。
激光器不具備防摔的功能，所以激光測(cè)距儀很容易摔壞發(fā)光器。
激光測(cè)距儀維護(hù)：
?、?經(jīng)常檢查儀器外觀及時(shí)清除表面的灰塵臟污、油脂、霉斑等。
?、?清潔目鏡、物鏡或激光發(fā)射窗時(shí)應(yīng)使用柔軟的干布。嚴(yán)禁用硬物刻劃，以免損壞光學(xué)性能。
③ 本機(jī)為光、機(jī)、電一體化高精密儀器，使用中應(yīng)小心輕放，嚴(yán)禁擠壓或從高處跌落，以免損壞儀器。
激光測(cè)距儀技術(shù)參數(shù)：
測(cè)量范圍：30~5000米
測(cè)量誤差：+/-1米
操作溫度：-10℃~+50℃ 揗環(huán)速度：1/6~1/3HZ
激光類型：YAG 激光
電源：12V Ni-MH rechargeable battery-pack
觀查視野:6.5°
Magnification:7＊
Dustproof,waterproof,shockproof
重量：2.2lbs/1Kg
尺寸：4 1/2”×6”×2 1/8”（115×152×54mm）
目前市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品有：
30米激光測(cè)距儀 原裝瑞士普瑞測(cè)多功能激光測(cè)距儀
50m 合資大有激光測(cè)距儀LM50 性價(jià)比更好的測(cè)距儀
18m CP3007激光測(cè)距儀 超聲波紅外測(cè)距儀 電子尺
70m 德國(guó)博世測(cè)距儀 手持激光測(cè)距儀DLE70
100m Leica DISTO 瑞士徠卡 激光測(cè)距儀萊卡D3激光尺
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