激光原理與技術(shù)--第六章激光在精密測(cè)量中的應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-01-20 08:22本頁(yè)面
【正文】 儀的局限性 本節(jié)主要內(nèi)容 激光 脈沖 測(cè)距 ? 激光脈沖測(cè) 距原理： 脈 沖激光測(cè)距原理是，用脈沖激光器向目標(biāo)發(fā)射一列很窄的光脈沖 (脈沖寬度小于 50ns)，光達(dá)到目標(biāo)表面后部分被反射，通過(guò)測(cè)量光脈沖從發(fā)射到返回接收機(jī)的時(shí)間，可算出測(cè)距機(jī)與目標(biāo)之間的距離。假設(shè)所測(cè)距離為 h，光脈沖往返時(shí)間為 t，光在空中的的傳播速度為 c，則： h=ct/2。 ? 激光脈沖測(cè) 距儀的結(jié)構(gòu)： 激光脈沖測(cè)距 ? 激光脈沖測(cè)距儀對(duì)光脈沖的要求（為了提高測(cè)量精度，擴(kuò)大測(cè)量范圍） ： 1 光脈沖應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度； 2 光脈沖方向性要好； 3 光脈沖的單色性要好； 4 光脈沖的寬度要窄。 一 般在遠(yuǎn)距離的測(cè)距儀中，常見(jiàn)的脈沖光源是固體激光器；近距離的測(cè)距儀則多用半導(dǎo)體激光器。 ? 激光巨脈沖 的產(chǎn)生 激光測(cè) 距時(shí)所用的光脈沖功率很大，脈沖寬度在幾十毫微秒以下，通過(guò)調(diào) Q技術(shù)可實(shí)現(xiàn)這樣的光脈沖。 激光脈沖測(cè)距 ? 距離顯示 脈沖測(cè)距中脈沖在測(cè)程上往返時(shí)間極短，所以通常用記錄高頻振蕩的晶體的震蕩次數(shù)進(jìn)行計(jì)時(shí)。 ? 激光脈沖測(cè)距儀測(cè)量精度大都是“米”的數(shù)量級(jí)，適用于要求精度不太高的測(cè)量。遠(yuǎn)距離的空間測(cè)量大都用脈沖法。 激光相位測(cè)距 ? 激光相位測(cè)距 : 是 對(duì)發(fā)射的激光強(qiáng)度進(jìn)行連續(xù)的調(diào)制，測(cè)定它在待測(cè)距離 d上往返的相位變化，從而間接測(cè)量傳播時(shí)間 t，進(jìn)而測(cè)量距 離。 ? 與 脈沖測(cè)距的區(qū)別 ： 1）調(diào) 制方式不同，脈沖測(cè)距調(diào)制激光器產(chǎn)生巨脈沖，相位測(cè)距調(diào)制激光器產(chǎn)生強(qiáng)度成余弦變化的連續(xù) 波。 2）信 號(hào)處理方式不同，脈沖測(cè)距用開(kāi)關(guān)電路高頻脈沖計(jì)數(shù)，測(cè)量?jī)?nèi)外光路產(chǎn)生的兩個(gè)脈沖之間相距的時(shí)間，相位測(cè)距比較主振信號(hào)與返回信號(hào)之間相位差，來(lái)計(jì)算光線從測(cè)距儀到被測(cè)點(diǎn)傳播往返的時(shí) 間。 激光相位測(cè)距 ? 激光相位測(cè)距原理： 相 位測(cè)距是對(duì)發(fā)射的激光強(qiáng)度進(jìn)行余弦型調(diào)制， 光波每傳播一個(gè)調(diào)制周期，相位就變化 2?，相應(yīng)的傳播距離為 ? =cT。所以距離 d、光波往返相位差 ?和光波調(diào)制波長(zhǎng) ?之間的關(guān)系為 應(yīng)當(dāng)注意到：此處的 ?并不是光的波長(zhǎng)，而是 余弦型調(diào)制造成的光強(qiáng)變化對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度 “ 光波 ” 的 “ 波長(zhǎng) ” ，該調(diào)制波長(zhǎng)實(shí)際上是被測(cè)距離的度量單位，因此把該波長(zhǎng)的一半稱作 “ 測(cè)尺 ” ，被測(cè)距離可以用該測(cè)尺表示為 ?????222 ???? sLd???22 ??d激光相位測(cè)距 當(dāng)被測(cè)距離大于一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，相位超過(guò) ，因此可以表示為 式 中 ??是 不足 2?的相位移的尾數(shù)， N為相位移的整數(shù)部分。 任何測(cè)量交變信號(hào)相位移的比相方法都不能確定出相位移的整周期數(shù)，因而當(dāng)距離 d大于測(cè)尺長(zhǎng) Ls時(shí)，就需要更長(zhǎng)的測(cè)尺來(lái)測(cè)定距離，但是長(zhǎng)的測(cè)尺在相位差的測(cè)量精度一定的條件下距離的分辨率也會(huì)減小，因此既要保證測(cè)量精度又要擴(kuò)大測(cè)量的范圍就需要設(shè)置多個(gè)測(cè)尺，用大的測(cè)尺提高測(cè)量的范圍，用小的測(cè)尺提高測(cè)量精 度。 激光相位測(cè)距 ? 相位差的測(cè)量： 信 號(hào)頻率越低，其相位變化 2?需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，這樣也就越便于相位的測(cè)量。所以中、低頻的相位測(cè)量精度總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高頻信號(hào)的測(cè)相精度。因而高頻信號(hào)相位差的測(cè)量大都采用差額的方法。把高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為低頻信號(hào)進(jìn)行處理，這就是所謂的“差頻測(cè)相 ”。 ? 局限 性： 激光測(cè)距儀盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但是他對(duì)氣候的依賴關(guān)系很強(qiáng)，在霧天或陰雨天可測(cè)距離大大縮短，甚至無(wú)法測(cè)量。所以并不能完全取代其他的測(cè)量?jī)x。
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