激光原理與技術(shù)--第六章激光在精密測量中的應(yīng)用-資料下載頁
2025-01-20 08:22本頁面
【正文】 儀的局限性 本節(jié)主要內(nèi)容 激光 脈沖 測距 ? 激光脈沖測 距原理： 脈 沖激光測距原理是，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，通過測量光脈沖從發(fā)射到返回接收機(jī)的時間，可算出測距機(jī)與目標(biāo)之間的距離。假設(shè)所測距離為 h，光脈沖往返時間為 t，光在空中的的傳播速度為 c，則： h=ct/2。 ? 激光脈沖測 距儀的結(jié)構(gòu)： 激光脈沖測距 ? 激光脈沖測距儀對光脈沖的要求（為了提高測量精度，擴(kuò)大測量范圍） ： 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)距離的測距儀中，常見的脈沖光源是固體激光器；近距離的測距儀則多用半導(dǎo)體激光器。 ? 激光巨脈沖 的產(chǎn)生 激光測 距時所用的光脈沖功率很大，脈沖寬度在幾十毫微秒以下，通過調(diào) Q技術(shù)可實現(xiàn)這樣的光脈沖。 激光脈沖測距 ? 距離顯示 脈沖測距中脈沖在測程上往返時間極短，所以通常用記錄高頻振蕩的晶體的震蕩次數(shù)進(jìn)行計時。 ? 激光脈沖測距儀測量精度大都是“米”的數(shù)量級，適用于要求精度不太高的測量。遠(yuǎn)距離的空間測量大都用脈沖法。 激光相位測距 ? 激光相位測距 : 是 對發(fā)射的激光強(qiáng)度進(jìn)行連續(xù)的調(diào)制，測定它在待測距離 d上往返的相位變化，從而間接測量傳播時間 t，進(jìn)而測量距 離。 ? 與 脈沖測距的區(qū)別 ： 1）調(diào) 制方式不同，脈沖測距調(diào)制激光器產(chǎn)生巨脈沖，相位測距調(diào)制激光器產(chǎn)生強(qiáng)度成余弦變化的連續(xù) 波。 2）信 號處理方式不同，脈沖測距用開關(guān)電路高頻脈沖計數(shù)，測量內(nèi)外光路產(chǎn)生的兩個脈沖之間相距的時間，相位測距比較主振信號與返回信號之間相位差，來計算光線從測距儀到被測點(diǎn)傳播往返的時 間。 激光相位測距 ? 激光相位測距原理： 相 位測距是對發(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 ?之間的關(guān)系為 應(yīng)當(dāng)注意到：此處的 ?并不是光的波長，而是 余弦型調(diào)制造成的光強(qiáng)變化對應(yīng)的強(qiáng)度 “ 光波 ” 的 “ 波長 ” ，該調(diào)制波長實際上是被測距離的度量單位，因此把該波長的一半稱作 “ 測尺 ” ，被測距離可以用該測尺表示為 ?????222 ???? sLd???22 ??d激光相位測距 當(dāng)被測距離大于一個波長時，相位超過 ，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。 任何測量交變信號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大于測尺長 Ls時，就需要更長的測尺來測定距離，但是長的測尺在相位差的測量精度一定的條件下距離的分辨率也會減小，因此既要保證測量精度又要擴(kuò)大測量的范圍就需要設(shè)置多個測尺，用大的測尺提高測量的范圍，用小的測尺提高測量精 度。 激光相位測距 ? 相位差的測量： 信 號頻率越低，其相位變化 2?需要的時間就越長，這樣也就越便于相位的測量。所以中、低頻的相位測量精度總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高頻信號的測相精度。因而高頻信號相位差的測量大都采用差額的方法。把高頻信號轉(zhuǎn)化為低頻信號進(jìn)行處理，這就是所謂的“差頻測相 ”。 ? 局限 性： 激光測距儀盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但是他對氣候的依賴關(guān)系很強(qiáng)，在霧天或陰雨天可測距離大大縮短，甚至無法測量。所以并不能完全取代其他的測量儀。
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