距离测量(钢尺测距仪原理)

距离测量(钢尺、测距仪原理)

一、钢尺量距

城市一、二级导线边长，也可采用钢尺量距，钢尺量距还可用手测图，放线，房屋面积丈量等工作。

1．技术要求

一、二级导线边长采用钢尺量距时，一般使用30m或如50m76的刻有毫米分划的钢带尺，加弹簧秤往、返丈量。在乎坦地区采用铺地丈量，地面起伏不平时则悬空丈量。钢尺必须进行检定。丈量的边长应加倾斜、温度和尺长改正，若测区高程在100m以上时，还需进行投影改正。

普通钢尺量距的主要技术要求见表3—5。

表3-5普通钢吃量距的主要技术要求

2．钢尺检定

钢尺检定一般在校尺场上进行，检定时按外业量距的作业方法进行丈量，用较尺场上的120m长的基线检定钢尺时，应往返丈量各三次，用240m的基线检定钢尺时，应往返丈量各两次。

各次的距离较差不大于11100000。丈量时，每尺段错动尺三次读数，估读至0．5mm。钢尺检定的周期不应超过三个月，当一个测区开始和结束时，或尺子受外力影响或温度变化较大时，均应重新检定钢尺。

钢尺检定计算见示例表3—6。外业量距手簿和高差观测手簿从略。

钢尺检定的精度评定可按下列各式计算：

检定时基线丈量的平均值中误差No为：

各式中：n－单程丈量的次数；

v－检定时基线丈量的平均值和单程丈量距离的较差；

M基—基线长度L基的中误差；

L—钢尺的尺长。

量距导线作业用的钢尺，须进行检定，检定相对中误差超过1／50000。

3．量距方法

(1)定线将经纬仪安置在待量边的一端点，照准另一端点目标，然后指挥定线人员沿着待量边方向线分段，每尺段长度应略短于钢尺全长，分段点横向偏离方向线不得超过5厘米。如若在沥青或水泥路面上可贴画有十字线的白胶布(或白纸)作为分段点标志，若在松软的土质地面上则应打入木桩作为标记，测线方向地面有起伏时，应进行悬空丈量，此线分段点应架设轴杆架或打入高木桩。

(2)高差测量用普通工程水准仪测量各分段两端点的高差，以便进行距离的倾斜改正。其结果应符合表3—5的规定。

(3)量距距离丈离时应加固定拉力，如弹簧秤或重锤、铺地丈量时，拉力一般为100N，悬空丈量时拉力为150N。

单尺丈量时先进行往测，丈量时钢尺的零端为前尺，弹簧书秤在后尺，前后尺端均挂在拉力杆上。丈量时，将尺沿测线铺平(不扭转尺面)，前尺后尺分别对准尺段两端点的十字标志，由后尺发出“准备”呼号，此前时，后尺同时用力拉紧钢尺，当单簧秤指到要求的拉力时，后尺立即喊“好”并同时读数(前之、后尺)，这样第一组数完成后，错动钢尺，重复上述操作读第二组数，直到完成要求的读数次数，记录员要及时检查各次测数的距离较差应不大于2mm。当符合要求后，即向前丈量第二个尺段，依此类推量完一条导线边的距离，在丈量一条导线边的前、后均应记录钢尺温度，接着第二条的往测。返测在全部完成往测后逐条进行，也可往测一条边，接着返测一条边。

可采用双尺单向丈量代替往返丈量。

钢尺量距应丈量两次，在下列情况下须进行各项改正：

a．尺长改正数超过1／10000时，应加尺长改正；

b．量距时平均尺温与检定时温度相差±10℃时，应进行温调度改正；

c．尺面倾斜超过2％时，应进行倾斜改正。

量距作业时，一般应选择温度变化较小的阴天或夜间进行量距作业，量距作业中要保持稳定的拉力，防止钢尺沾上污物，避免侧向风力较大时进行读数，以保证量距的精度。

4．尺段长度的计算

下面以钢尺丈量一级导线边某尺段为例来计算尺段长度，如图3-19所示，量距记录见表3-7。现计算导线边AB中的A-1尺段，首先计算各项改正数。

已知钢尺膨胀系数a=0.000012，钢尺检定温度to=20℃，钢尺全长（30m）尺长改正△1=0.0025m，A-1两点高差HA-1=-0.152m，A-1段实测距离为l=29.8652m。环境温度t=25.8℃，求改正后A-1段的水平距离。

表3-7精密量距记录计算表

则A1尺段的水平距离：

D＝L＋△Lt+△LL+△Lh (3-19)

D=29.8652+0.0025+0.0021-0.0004=29.8694m。

将各个改正后的尺段长相加便得到AB距离全长（见表3-4）为198.2838m，同样算出返测的全长198.2896m。故导线边AB的距离为

相对误差为

相对误差在限差范围以内，成果符合规范要求。

二、光电测距基本原理

光和电都是电磁波，若测定电磁波在两点间往返传播的时间t，则可计算出两点的间距离D

式中，c一电磁波在大气中的传播速度。

光电测距正是这种基本原理，按测定时间t的方法不同分为脉冲式测距和相位式测距。

脉冲测距——直接测定单脉冲波在测线上往返传播的时间t。即由仪器的发射部分向测线另一端点发射脉冲波，经反射器反射后由仪器的接收部分接收，并在仪器的显示窗中直接显示测线的长度。脉冲法测距测程大，可达100Km以上，是空间距离测量的主要方法。

相位测距——测量连续的调制波在待测距离上往返一次所产生的相位差中以计算待测距离。也就是通过测相的办法间接测定电磁波在待测距离上往返一次的传播时间to相位测距精度比较高，目前市场上的测距仪差不多都是这类相位式测距仪。

三、光电测距仪的等级

光电测距仪种类很多，为了方便，将它们按测程远近和测距精度高低分类。

1．按测距分类：

短程测距仪<3Km

中程测距仪3~15Km

远程测距仪15~30Km．

2．按每千米测距中误差分类：

见表3—8分为三个等级。

表3-8中，mo为测距仪生产厂家的标称精度，其计算公式为

mo=±（a+b·ppm·D）

式中

a—一仪器标称精度的固定误差，单位为毫米；

b一仪器标称精度的比例误差，ppmm为百万分之一，即10-6

D—所测边长，此处D=1Km，以毫米为单位，即D=1000000mm。

我国常用的测距仪主要是国产及从瑞士、日本、德国等国家进口的仪器，国产仪器近年来发展较快，不但性能稳定，精度可靠，而且价格与进口仪器相比低很多，应推首选，但我国应更快研制和生产精度高功能齐全的光电仪器，以适应测绘工作发展的需要。

各类测距仪外观不一，操作方法各不相同，使用每一台测距仪前，应当仔细阅读使用说明书。此处不再烦述各种仪器的操作。

四、光电测距作业要求

1．大气折射与辅助设备

光也是电磁波，光的传播速度的大小与介质有关，不同的介质，其折射率不一样，光电测距时，光是在大气中传播的，大气的气压、温度、湿度等气象因素的变化将影响光波的传播速度，这显然会影响测距的质量，为此，必须使用某些辅助设备测定影响大气折光的一些主要影响因素，经过研究和实际总结，主要是大气压力，大气温度和大气湿度的影响。为此，我们采用气压表和干湿温度计来测定这些气象元素，然后按一定的数学模型对所测距离进行气象改正。大气压的单位有毫米汞柱(mmHg)和毫巴(mb)两种，不同的气压表的气压单位可能有不同。国际单位制的大气压

1m-mHg=133．3224Pa，lmb=102Pa，在使用中应注意这些单位的换算。

温度计常用通风干湿温度计，由两支水银温度表和一个机械通风器组成，两支水银温度表：一支是干球温度表，另一支温度表(其球部必须包括抄纱套，纱套须保持湿润)是湿球温度表，分别测定干、湿空气的温度。

2．气象元素的测定

在电磁波测距中，电磁波往返于大气介质的整条测线，大气状况如何是决定测距线的大气状况。

测距之前，先要把气压表、温度表打开，气压表要摆平，放在测距仪(或反射器)附近同高的阴凉处。读数前应轻敲气压表，用以克服内部构件的迟纯现象。读数时应读至最少格值的0.1格，通风干湿温度计也要预先取出挂在测距仪(或反射器)同高的位置上，避免阳光照射，通风状况良好，悬挂经一定时间(约15分钟)开始观测，观测前上紧发条，待通风口转动4分钟后才能读取湿度值。读数要迅速准确，二支水银湿度表应读至0．2℃。

不同测距精度等级对测记的要求见表3—9。

3.测距作业要求

在选点及选定测距边时，测线不宜通过烟囱、散热塔、散热池等发热体上空；测线应离开地面1．3m以上；要避开

高压线等强电磁场的干扰；还应注意，测距边的倾角不宜过大，经分析，作为三等起始边，a≤4°，作为四等起始边，a≤5°44’，才能保证用三角高程进行距离倾斜改正时的精度，若倾角大于以上规定时，须用水准测量出其高差。

观测过程中，应符合以下要求：

(1)测边时应在成像清晰和气象条件稳定时进行，雨、雪和大风天气不宜作业，不宜顺光、逆光观测，晴天作业要给测距仪撑伞，严禁将仪器照准头对准太阳；

(2)当反光镜背景方向有反射物时，应在反光镜后方遮上黑布；

(3)当观测数据超限时，应重测整个测回。当观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施后重新观测；

(4)气压表宜选用高原型空盒气压表，温度计宜采用通风干湿温度计；

(5)测距仪架设后，测站、镜站不准离人，测距后，要立即读取相应的垂直角，量取仪器高、梭镜高、垂直角读至秒，仪器高量至毫米；

(6)当测量高精度的边或长边时，应选在日出后一小时左右或日落前1小时左右的时间内观测。

五、光电测距成果处理

通过外业获得观测成果以后，必须对观测值进行气象改正，加常数、乘常数改正，倾斜改正，归心改正，投影改正后，才能得到高斯平面上的长度，由于以上改正公式来源，推导过程较复杂，此处我们只讲述具体的公式及运用。

1．气象改正

由于仪器设计测尺频率时确定一种气象状态(简称参考状况：PR、tR、eR)为依据，而实测时的气象状态(简称实际气象状况：P、t、e)与参考状况不一致，于是引起气象改正，计算改正数公式为：

△Dtp=D(nR-na) (3—21)

式中：

D——测量的边长、单位mm；

nR——仪器设计确定的气象参数下的群折射率；

na——测距时实际气象条件下的群折射率。

nR、na的计算公式是：

式中：

na——标准气象条件（to=0℃，po=760mmHg,eo=0mmHg）下的群折射率。

p、pR——大气压，以mmHg为单位。

t、tR——空气温度，以℃为单位。

e、eR——水蒸气压力，以mmHg为单位。

e=E’-0.000662（t-t’）（1+0.001146t’）p

E’=4.58×10

式中E’——饱和水蒸气压力

t’——湿度，即湿温（℃）

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λ——测距仪发光管光波波长，以um为单位。

现以DI4L红外测距仪为例说明公式运用：

DI4L红外测距GaAs红外光载波波长=0.885um，大气参考点为tR=12℃,PR=760mmHg,eR=0,求出大气参考点的折射率和一般大气状况下测距时红外光的折射率公式。

将以上参数代入式3-23、或3-22，得：

no=1.00293954

nR=1.00028158

将nR=1.00028158,PR=760mmHg,tP=12℃代入式3-24得

于是，DI4L测距仪的气象改正公式是

由于各种测距仪气象参考点不一样，故各有自己的气象改正公式。实际工作中，一般是查阅仪器使用说明书中的气象改正公式。

仪器加常数是由于仪器内光路棱镜等效反射面和仪器安置中心不一致，以及镜站棱镜反射镜等效反射面和反射镜的安置中心不一致而产生的。

测距仪加常数K可以通过六段比较法或六段组合法等方法

（此处不展述）检定便得知，测距时只要把检验的K值加到观测值中去即可消除加常数K的影响，即

△DK=K (3-28)

DK=Dtp+K (3-29)

式中Dtp——经气象改正的测距边长；

DK——加常数改正后的测距边边长；

3.乘常数改正△DR

△DK=R·DK

DR=DK+△DR

式中R——通过测距仪检验求得的乘常数；

DR——经乘常数改正后的测距边长。

4.边长倾斜改正△Dh

边长倾斜改正实质上是将倾斜边长按所测的垂直角化算为平距。但按化算的高程面，有三种情况，即平均型，测站型和镜站型，其计算化式如下：

（1）平均型平距化算公式

Dh=DR·cos(a+14″.09·DR(km))

△Dh=Dh-DR

式中：a为测站A观测镜站B的垂直角；DR（km）为乘常数改正后以Km为单位的测距边长；Dh为相对A、B两点平均高程面上的平距。

（2）测站型平距化算公式

△DhB=DnB-DR （3-35）

式中：DnB表示相对于镜站B高程面上平距，Z仍是A站站测B站目标的天顶距，其他符号含义与前面相同。

5.归心改正△De

如图3-20所示，测距仪和反射器都有偏心的情况。图中，A、B分别表示测站，镜站的标中心；A’、B’为测距仪，反射器的安置中心；e、e’为测站、镜站的偏心距；θ、θ’为偏心角（偏心角是以A’、B’为中心分别从e、e’方向顺时针至测线方向的角度）。经推导，得归心改正公式为

△De=-(e·cosθ+e’·cosθ’)

De=Dh+△De (3-36)

式中，△De为经归心改正后的测距边长度。Dh为经倾斜改正后测距边平距。

图3-20测距归心改正

6.椭球体面上投影改正△Dg

Dg=De+△Dg

式中：Hm表示平距De所在高程（即：平均高程，测站高程或镜站高程），hm是大地水准面高出椭球体面的高度；RA是测线所在方向的地球曲率半径。

7．地球曲率改正△Ds

Ds=Dg+△Ds

一般测距边小于5Km时，△Ds可忽略不计。

8.大地线长度改正△Dc

△Dc=1.25×10-7×HmDg2sin2B1cosA1 (3-38)

Dc=Ds+△Dc

式中：B1为测站的大地纬度，A1为测线在测站的方位角，Hm为测站与镜站的平均高程，Dg为测距长度（Hm,Dg 以Km为单位），△Dc以m为单位。此项改正数在工程测量中可忽略不计（当D>40Km时，△Dc才有mm改正数）。

9.距离改化△Du

距离改化就是将参考椭球体面上的边长（严格来说应为大地线长度）归算至高斯平面上的长度。即

Du=Du+△Du

式中：Rm为测线中点的平均曲率半径；Ym为测线端点的平均Y坐标值；△Y为测线端点Y坐标差；Dc为椭球体面上的长度。

以上所述光电测距成果处理各项目，在实用上必须根据测距精况和精度等级需要确定。

红外线测距仪测量原理

红外线测距仪测量原理 测距仪是一种航迹推算仪器，用于测量目标距离，进行航迹推算。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、目镜、测距转钮组成，用来测定目标距离。测距仪是根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测量的仪器。 红外测距仪的分类有激光红外，红外和超声波三种，目前测距仪主要是指的激光红外测距仪，红外测距仪和超声波测距仪由于测量距离有限，测量精度很低目前已经被淘汰。激光红外测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光红外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。 测距仪有测量距离和测量精度，同时又是电子设备，所以品牌的选择非常重要，国际知名品牌的测距仪，在性能上会远优于杂牌的激光红外测距仪。 一．测距仪分类 测距仪从测距基本原理，可以分为以下三类： 1. 激光测距仪 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。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-20000米）。 目前市面上主流的都是激光测距仪，手持式激光测距仪全球前两大品牌是徕卡和博世，右图就是一款主流的手持式激光测距仪。 望远镜激光测距仪，为远距离激光测距仪，目前在户外使用相当广泛，望远镜激光测距仪全球前四大品牌是图雅得、博士能、奥尔法和尼康。四个品牌在产品上各有特点，2013年，美国激光技术杂志公布的数据，2013年全球单品销售冠军是图雅得SP1500，这款测距仪测量精准，反应速度快捷。 2. 超声波测距仪

sharp红外测距传感器

红外测距传感器：Sharp红外传感器的原理以及使用技巧 2009-02-23 21:20 在过去几年中，Sharp开发了很多种红外距离传感器。这些传感器不但体积小，功耗也很低。这篇文章就简单的介绍一下这些传感器的不同点，使用方法，接口方法以及一些使用上的小技巧。 工作原理： Sharp的红外传感器都是基于一个原理，三角测量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，如图1所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度a，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。

图1：三角测量原理 可以看到，当D的距离足够近的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小。这时CCD检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键，也就是说CCD 的分辨率决定能不能获得足够精确的L值。要检测越是远的物体，CCD的分辨率要求就越高。 非线性输出： Sharp GS2XX系列的传感器的输出是非线性的。没个型号的输出曲线都不同。所以，在实际使用前，最好能对所使用的传感器进行一下校正。对每个型号的传感器创建一张曲线图，以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。下图是典型的Sharp GP2D12的输出曲线图。 图2：Sharp GP2D12输出曲线 从上图中，可以看到，当被探测物体的距离小于10cm的时候，输出电压急剧下降，也就是说从电压读数来看，物体的距离应该是越来越远了。但是实际上并不是这样的，想象一下，你的机器人本来正在慢慢的靠近障碍物，突然发现障碍

相位式光电测距仪的工作原理

§4.2 相位式光电测距仪的工作原理 相位式光电测距仪的种类较多，但其基本的工作原理是相同的。本节将讨论相位式光电测距仪的工作原理，并着重介绍它的几个主要部件的工作原理。 4.2.1 相位式光电测距仪的工作原理 相位式光电测距仪的工作原理可按图4-4所示的方框图来说明。 图4-4 由光源所发出的光波（红外光或激光），进入调制器后，被来自主控振荡器（简称主振）的高频测距信号1f 所调制，成为调幅波。这种调幅波经外光路进入接收器，会 聚在光电器件上，光信号立即转化为电信号。这个电信号就是调幅波往返于测线后经过解调的高颇测距信号，它的相位已延迟了Φ。 ?Φ+?=ΦN π2 这个高频测距信号与来自本机振荡器（简称本振）的高频信号1f '经测距信号混频器进行光电混频，经过选频放大后得到一个低频（11f f f '-=?）测距信号，用D e 表示。D e 仍保留了高频测距信号原有的相位延迟?Φ+?=ΦN π2。为了进行比相，主振高频测距信号1f 的一部分称为参考信号与本振高频信号1f '同时送入参考信号混频器，经过选频放大后，得到可作为比相基准的低频（11f f f '-=?）参考信号，0e 表示，由于0e 没有经过往返测线的路程，所以0e 不存在象D e 中产生的那一相位延迟Φ。因此，D e 和0e 同时送人相位器采用数字测相技术进行相位比较，在显示器上将显示出测距信号往返于测线的相位延迟结果。 当采用一个测尺频率1f 时，显示器上就只有不足一周的相位差?Φ所相应的测距尾数，超过一周的整周数

N 所相应的测距整尺数就无法知道，为此，相位式测距仪的主振和本振二个部件中还包含一组粗测尺的振荡频率，即主振频率 32,f f 和本振频率 32,f f ''。如前所述，若用粗测尺频率进行同样的测量，把精测尺与一组粗测尺的结果组合起来，就能得到整个待测距离的数值了。 4.2.2 相位式光电测距仪各主要部件的工作原理 1.光源 相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs ）二极管和氦-氖（He-Ne ）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中远程测距仪中。下面对这二种光源作一介绍。 （1）砷化镓（GaAs ）二极管 砷化镓（GaAs ）二极管是一种晶体二极管，与普通二极管一样，内部也有一个PN 结，如图4-5所示。它的正向电阻很小，反向电阻较大。当正向注入强电流时，在PN 结里就会有波长为0.72～0.94μm 之间红外光出射，而且出射的光强会随着注入电流的大小而变化，因此可以简单地通过改变馈电电流对光强的输出进行调制，即所谓“电流直接调制”。这对测距仪用作光源十分有意义，因为能直接调制光强，无需再配备结构复杂、功耗较大的调制器。此外，砷化镓二极管光源与其他光源比较，还有体积小重量轻，结构牢固和不怕震动等优点，有利于使测距仪小型化，轻便化。 图4-5 图4-6 GaAs 二极管有两种工作状态，一种是发射激光，称为GaAs 激光器；另一种是发射红外荧光，称为发光二极管。两者的区别，主要是注入电流强度的不同。由于GaAs 发光管，发射连续的红外光频带较宽（100～500o A ），波长不够稳定，功率较小（约3mW ）和发散角大（达50o ），故采用这种光源的测距仪的测程都不远，一般在3km 以内。红外光的波长，因GaAs 掺杂的差异和馈电电流等不同而异。如国产HGC-1红外测距仪的 =λ0.93μm ； 瑞士DI3和DI3S 的λ分别为0.875μm 和0.885μm ；瑞典AGA-116的λ= 0.91μm 。 （2）氦-氖（He-Ne ）气体激光器

光学测距原理

光学测距原理 1.利用红外线测距或激光测距的原理是什么？ 测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c = 299792458m/s 和大气折射系数n 计算出距离D。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。当然，也有脉冲式测距仪，典型的是WILD的DI-3000 需要注意，测相并不是测量红外或者激光的相位，而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。 建筑行业有一种手持式的测距仪，用于房屋测量，其工作原理与此相同。 2.被测物体平面必须与光线垂直么？ 通常精密测距需要全反射棱镜配合，而房屋量测用的测距仪，直接以光滑的墙面反射测量，主要是因为距离比较近，光反射回来的信号强度够大。与此可以知道，一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。 3.若被测物体平面为漫反射是否可以？ 通常也是可以的，实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。 4.若以超声波测距代替是否可以让物体延一墙壁运动并测出与对面墙的距离？ 此问题搞不懂你的意图，超声波测距精度比较低，现在很少使用。 激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。 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。相位测距技术的测距精度高,但作用距离有限,主要用于高精度大地测量。众所周知，光在给定介质的传播速度是一定的，因此，通过测量光在参考点和被测点之间的往返传播时间，即可给出目标和参考点之间的距离。 相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间，其计算公式如下： t=Φ/2πf 式中，t为光波往返传播时间（s）；Φ为调制光波的相位变化量（rad）; f为调制频率（Hz）。 光的往返传播时间得到后，目标至参考点的距离可由下式求得 R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π) 式中，R为目标至参考点距离（m）；c为光波传播速度（m/s）；λ为调制光波波长（m）。 相位位移是以2π为周期变化的，因此有 Φ=（N+△n）.2π 式中，N为相位变化整周期数；△n为相位变化非整周期数。

测距仪的原理及分类

文章简介测距仪是一种航迹推算仪器，用于测量目标距离，进行航迹推算。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、目镜、测距转钮组成，用来 测定目标距离。测距仪是根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测 量的仪器文章详细内容 那什么是测距仪呢？原理是什么？市面上有哪些测距仪，下文将详细进行介绍。一．测距仪分类 测距仪从测距基本原理，可以分为以下三类： 1. 激光测距仪 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。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持 式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-20000米）。目前市面上主流的都是激光测距仪，手持式激光测距仪全球 前两大品牌是徕卡和博世，右图就是一款主流的手持式激光测距仪。望远 镜激光测距仪，为远距离激光测距仪，目前在户外使用相当广泛，望远镜激光 测距仪全球前四大品牌是图雅得、博士能、奥尔法和尼康。四个品牌在产品上 各有特点，2011年，美国激光技术杂志公布的数据，2011年全球单品销售冠军是图雅得YP900，这款测距仪测量精准，反应速度快捷。 2. 超声波测距仪 超声波测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声 波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和 接收到回波的时间差T，然后求出距离。超声波测距仪，由于超声波受 周围环境影响较大，所以一般测量距离比较短，测量精度比较低。目前使用范 围不是很广阔，但价格比较低，一般几百元左右。 3. 红外测距仪用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。利用的是红 外线传播时的不扩散原理：因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长 距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，当红外线从测 距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到再根据红外线从发出到被接受 到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离

水准测量的原理

水准测量的原理 一、几种常见的水准测量方法 1．几何水准测量（简称水准测量）； 2．三角高程测量； 3．气压高程测量（物理高程测量）。 二、水准测量原理 水准测量 是利用水平视线来求得两点的高差。例如图2－1中，为了求出A 、B 两点的高差AB h ，在A 、B 两个点上竖立带有分划的标尺——水准尺，在A 、B 两点之间安置可提供水平视线的仪器——水准仪。当视线水平时，在A 、B 两个点的标尺上分别读得读数a 和b ，则A 、B 两点的高差等于两个标尺读数之差。即： b a h AB -= (2－1) 如果A 为已知高程的点，B 为待求高程的点，则B 点的高程为： AB A B h H H += （高差法） (2－2) 读数a 是在已知高程点上的水准尺读数，称为“后视读数”；b 是在待求高程点上的水准尺读数，称为“前视读数”。高差必须是后视读数减去前视读数。高差AB h 的值可能是正，也可能是负，正值表示待求点B 高于已知点A ，负值表示待求点B 低于已知点A 。此外，高差的正负号又与测量进行的方向有关，例如图2－2中测量由A 向B 进行，高差用AB h 表示，其值为正；反之由B 向A 进行，则高差用BA h 表示，其值为负。所以说明高差时必须标明高差的正负号，同时要说明测量进行的方向。 图 2－1 由图2－1可以看出，B 点高程还可以通过仪器的视线高程H i 来计算，即 H i ＝H A ＋a (2－3) H B ＝H i －b （仪高法） (2－4) 三、转点、测站 当两点相距较远或高差太大时，则可分段连续进行，从图2－2中可得： b a h h b a h b a h b a h AB n n n ∑-∑=∑=-=-=-= 2 221 11 (2－5)

测距仪原理图纸

激光测距仪原理 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。 一．激光测距仪基本原理 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+/- 1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。 二．激光测距仪分类 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20公里。 三．激光测距仪主要的产品 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。 四大品牌主力产品有： 1.图雅得 SP1500H 这是图雅得2012年最新一代产品，也是目前望远镜测距仪功能最为强大的产品。集合了测距+测高+测角+测高差+测水平距离+连续测角+连续测距+连续测水平距离 8大功能，2012年6月在美国西雅图光学设备展商首次发布，被媒体誉为功能最为强大的测距仪。这款测距仪 1500米超长测距，超快测距速度，操作人性化,售价大约4000元，性价比不错，上市后即成为全球多功能测距仪销量冠军。 2.图雅得 YP900 这款测距仪900米测距，上市时间2011年，全球中距离测距仪 连续三年销量冠军，这款测距仪做工精美，具有超强的抗干扰能力，

超声波测距仪的工作原理2

超声波测距 (程序原理图安装图) 概述 超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.27~4.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。 超声波测距原理 超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有以下方法：①取输出脉冲的平均值电压，该电压(其幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，故被测距离为S=1／2vt。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 CJ-3A超声波学习板采用AT89C51或AT89S51单片机,晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号,显示电路采用简单的4位共阳LED数码管,断码用 74LS244,位码用8550驱动. 超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m 的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离，

激光测距仪原理

激光测距仪激光测距基本原理 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。 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=1/2 ct=1/2 c·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。

第四章距离测量(精)

第四章距离测量 一、学习目的与要求 学习目的 认识距离测量设备的组成部分及其用途，清楚距离测量原理，掌握距离测量方法。通过实验，达到独立操作仪器设备，完成水平距离的测量、检核、成果整理所必须具备的实践能力。 学习要求 1.认识距离丈量工具，了解钢尺量距的一般方法方法，学会量距成果的整理。 2.清楚视距测量的原理，掌握用视距测量的方法进行水平距离和高差的测定。 3.了解电磁波测距的基本原理原理。 二、课程内容与知识点 1.钢尺量距 丈量工具：钢尺、测钎、垂球、标杆。 直线定线：在两点间定线、两点延长线上定线。 2.一般精度量距方法：前尺手，后尺手。标点、定点、对点、持平投点。往测、返测。相对误差，相对成果。 公式： 3.视距测量 视距测量的原理，视准轴水平、视准轴倾斜。 公式： 观测方法和步骤。

视距常数测定，视距测量误差分析。 掌握用视距测量的方法进行水平距离和高差的测定。 5.电磁波测距简介 电磁波测距仪的分类：激光测距仪、微波测距仪及红外测距仪。 电磁波测距原理：通过光波在两点间传播的时间来确定距离。 公式： L=(1/2ct 三、本章小结 识记：水平距离，直线定线，量距相对误差，往返测量，视距测量，视距常数。 领会:定线原理，钢尺量距的方法，相对误差。视距测量计算公式中各符号的含义。光电测距原理。 应用：用钢尺按往返测，用一般的方法进行距离测量；再用经纬仪按视距测量的方法进行测量；比较计算结果和精度。 四、习题与思考题 1.如何衡量距离测量精度？用钢尺丈量了AB、CD两段距离，AB的往测值为307.82m，返测值为307.72m，CD的往测值为10 2.34m，返测值为102.44m，问两段距离丈量的精度是否相同?哪段精度高? 2.下列为视距测量成果，计算各点所测水平距离和高差。 测站H0=50.OOm 仪器高i=1.56m 中丝读数竖盘读数竖直角高差水平距离高程备注 点号上丝读数 下丝读数 尺间隔 1 1.845 1.40 86°28′ 0.960 2 2.165 1.40 97°24′

基于单片机的红外测距系统设计-开题报告

武汉大学珞珈学院本科生毕业论文（设计）开题报告 论文题目：基于单片机的红外测距系统设计 系：电子信息科学系学号： 20100802041 姓名：钱源 一、论文选题的目的和意义 红外线是不可见光，是电磁波的一种形式，可以用来进行距离的测量，其应用历史可以追溯到上世纪60年代。现代科学技术的发展进入了许多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距。其中激光测距是靠激光束照射在物体上反射回来的激光束探测物体的距离。由于受恶劣的天气、污染等因素影响，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少一半左右，损失很大，影响探测的精确度；微波雷达测距技术为军事和某些工业开发采用的装备和振荡器等电路部分价格昂贵，现在几乎还没有开拓民用市场；超声波测距在国内外已有人做过研究，由于采用特殊专用组件使其价格高，难以推广；红外线作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性—反射、折射、散射等，且由于其技术难度相对不太大，构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。另外红外测距的应用越来越普遍。在很多领域都可以用到红外测距仪。红外测距一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。 红外测距的研究就非常有意义了。红外线测距仪指的就是激光红外线测距仪,红外测距仪----用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。在100米以内则超声波测距更有优势,但是超声波测距的距离一般无法测量1米以内,而红外测距则可以这一段距离的不足,而且有着不错的精度,在本课题中研究的就是这一类情况的红外线测距。 二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势 （1）国内： 根据《国内近年来红外光电测距仪的发展情况》，随着国家对外开放政策的实施和测量工作的需要,近年来国内一些光学仪器厂和电子仪器厂分别从瑞典、瑞士和日本等国引进几种红外测距仪组装线,组装测距仪,我国有关工厂和院校近年来也研制出一些产品。由于微处理机在国产测距仪上的应用,大大缩小了仪器的体积,同时也减少了出故障的几率,使得国产测距仪的性能和质量都较过去有很大的提高。在国家“六·五”计划攻关中,常州第二电子仪器厂研制的DCHZ 型多功能红外测距仪就是一个很好的例证。该产品经国家测绘局测绘科学研究所光电测距仪检测巾心进行全面质量鉴定后认为:该仪器外型美观、体积小、重量

测量第04章 距离测量与直线定向习题

第四章 距离测量与直线定向 单选题 1、距离丈量的结果是求得两点间的（ B ）。 A.斜线距离 B.水平距离 C.折线距离 D.坐标差值 2、用钢尺进行一般方法量距，其测量精度一般能达到（ C ）。 A.1/10—1/50 B.1/200—1/300 C 1/1000—1/5000 D.1/10000—1/40000 3、在测量学中，距离测量的常用方法有钢尺量距、电磁波测距和（ A ）测距。 A.普通视距法 B.经纬仪法 C.水准仪法 D.罗盘仪法 4、为方便钢尺量距工作，有时要将直线分成几段进行丈量，这种把多根标杆标定在直线上的工作，称为（ B ）。 A.定向 B.定线 C.定段 D.定标 5、用钢尺采用一般方法测设水平距离时，通常（ D ）。 A.用检定过的钢尺丈量 B.需要加尺长改正、温度改正和高差改正 C.需要先定出一点，然后进行归化 D.不需要加尺长改正、温度改正和高差改正 6、在距离丈量中衡量精度的方法是用（ B ）。 A.往返较差 B.相对误差 C.闭合差 D.中误差 7、往返丈量一段距离，均D =184.480m ，往返距离之差为+0.04m ，问其精度为（ D ）。 A.0.00022 B.4/18448 C.2.2×10-4 D.1/4612 8、某段距离丈量的平均值为100m ，其往返较差为+4mm ，其相对误差为（ A ）。 A.1/25000 B.1/25 C.1/2500 D.1/250 9、某段距离的平均值为100 m ，其往返较差为+20mm 。则相对误差为（ C ）。 A.0.02/100 B.0.002 C.1/5000 D.2/200 10、往返丈量直线AB 的长度为：AB D =126.72m ，BA D =126.76m ，其相对误差为（ A ）。 A.K=1/3100 B.K=1/3500 C.K=0.000315 D.K=0.00315 11、对一距离进行往、返丈量，其值分别为72.365m 和72.353m ，则其相对误差为（ A ）。 A.1/6030 B.1/6029 C.1/6028 D.1/6027 12、测量某段距离，往测为123.456m ，返测为123.485m ，则相对误差为（ A ）。

红外测距传感器的工作原理及使用

光电检测技术与应用 论文 题目：红外测距传感器的工作原理及使用 院系：机电工程学院 班级：测控xxxx 完成日期：2017/5/6 小组：第x组 小组成员：xxxxxxxxxx 红外测距传感器的工作原理及使用 摘要： 利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 关键字：光电检测技术、智能车、测距、红外测距传感器、单片机 一、引言 光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术，主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等，具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点，在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用，如光扫描、光跟踪测量，光纤测量，激光测量，红外测量，图像测量，微光、弱光测量等，是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。

二、光电检测技术的概念 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高测系统输出信号的信噪比。 光电检测技术的系统机构比较简单，分为信号的处理器，受光器，光源。在实际检测过程中，受光器在获得感知信号后，就会被反映为不同形状、颜色的信号，同时根据这些器件所处在的不同位置，就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光，例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展，光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后，会以不一样的方式触摸这些被检测物中，直到照射到检测系统中的受光器中，同时受光器在此刺激下，会产生一定量的电流，这就是我们常说的光敏性的原件，实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。 三、光电检测技术的应用 智能车方面的应用、家庭扫地机器人方面的应用:利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 四、常用光电检测器件：红外测距传感器 原理：其输出为电压数值，通过公式L?=?(6762/(9-X))-4可计算出小车与障碍物之间的距离。

相位式光电测距仪的工作原理

§4.2 相位式光电测距仪的工作原理 相位式光电测距仪的种类较多，但其基本的工作原理是相同的。本节将讨论相位式光电测距仪的工作原理，并着重介绍它的几个主要部件的工作原理。 4.2.1 相位式光电测距仪的工作原理 相位式光电测距仪的工作原理可按图4-4所示的方框图来说明。 图4-4 由光源所发出的光波（红外光或激光），进入调制器后，被来自主控振荡器（简称主振）的高频测距信号1f 所调制，成为调幅波。这种调幅波经外光路进入接收器，会 聚在光电器件上，光信号立即转化为电信号。这个电信号就是调幅波往返于测线后经过解调的高颇测距信号，它的相位已延迟了Φ。 ?Φ+?=ΦN π2 这个高频测距信号与来自本机振荡器（简称本振）的高频信号1f '经测距信号混频器进行光电混频，经过选频放大后得到一个低频（11f f f '-=?）测距信号，用D e 表示。D e 仍保留了高频测距信号原有的相位延迟?Φ+?=ΦN π2。为了进行比相，主振高频测距信号1f 的一部分称为参考信号与本振高频信号1f '同时送入参考信号混频器，经过选频放大后，得到可作为比相基准的低频（11f f f '-=?）参考信号，0e 表示，由于0e 没有经过往返测线的路程，所以0e 不存在象D e 中产生的那一相位延迟Φ。因此，D e 和0e 同时送人相位器采用数字测相技术进行相位比较，在显示器上将显示出测距信号往返于测线的相位延迟结果。

当采用一个测尺频率1f 时，显示器上就只有不足一周的相位差?Φ所相应的测距尾数，超过一周的整周数N 所相应的测距整尺数就无法知道，为此，相位式测距仪的主振和本振二个部件中还包含一组粗测尺的振荡频率，即主振频率 32,f f 和本振频率 32,f f ''。如前所述，若用粗测尺频率进行同样的测量，把精测尺与一组粗测尺的结果组合起来，就能得到整个待测距离的数值了。 4.2.2 相位式光电测距仪各主要部件的工作原理 1.光源 相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs ）二极管和氦-氖（He-Ne ）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中远程测距仪中。下面对这二种光源作一介绍。 （1）砷化镓（GaAs ）二极管 砷化镓（GaAs ）二极管是一种晶体二极管，与普通二极管一样，内部也有一个PN 结，如图4-5所示。它的正向电阻很小，反向电阻较大。当正向注入强电流时，在PN 结里就会有波长为0.72～0.94μm 之间红外光出射，而且出射的光强会随着注入电流的大小而变化，因此可以简单地通过改变馈电电流对光强的输出进行调制，即所谓“电流直接调制”。这对测距仪用作光源十分有意义，因为能直接调制光强，无需再配备结构复杂、功耗较大的调制器。此外，砷化镓二极管光源与其他光源比较，还有体积小重量轻，结构牢固和不怕震动等优点，有利于使测距仪小型化，轻便化。 图4-5 图4-6 GaAs 二极管有两种工作状态，一种是发射激光，称为GaAs 激光器；另一种是发射红外荧光，称为发光二极管。两者的区别，主要是注入电流强度的不同。由于GaAs 发光管，发射连续的红外光频带较宽（100～500o A ），波长不够稳定，功率较小（约3mW ）和发散角大（达50o ），故采用这种光源的测距仪的测程都不远，一般在3km 以内。红外光的波长，因GaAs 掺杂的差异和馈电电流等不同而异。如国产HGC-1红外测距仪的=λ0.93μm ；瑞士DI3和DI3S 的λ分别为0.875μm 和0.885μm ；瑞典AGA-116的

测距原理

现在市面上的测距仪主要分为三类：激光测距仪、超声波测距仪、红外测距仪，我们介绍对测距仪原理的分析也主要介绍这三种。1. 激光测距仪 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。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-3000米）。 激光测距原理就是激光发射机发出一束激光,激光遇到物体后反射回来,接收机收到反射回来的激光,计算自发出激光到收到激光的时间,用此时间乘以激光的速度再除以2就是测距仪到被测物体见的距离 2. 超声波测距仪 超声波测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。 超声波测距仪，由于超声波受周围环境影响较大，所以一般测量距离比较短，测量精度比较低。目前使用范围不是很广阔，但价格比较低，一般几百元左右。 3.红外测距仪 用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。利用的是红外线传播时的不扩散原理：因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离

工程测量 距离测量 练习题

第四章距离测量（练习题） 一、选择题 1、若钢尺的尺长方程式为：L=30m+0.008m+1.2×10-5×30×（t-20℃）m，则用其在26.8℃的条件下丈量一个整尺段的距离时，其温度改正值为（）。 A．–2.45mm B．+2.45mm C．–1.45mm D．+1.45mm 2、某钢尺的尺长方程为：lt=30.000-0.003+1.2×10-5×30×（t-20℃）。现用该钢尺量的AB的距离为100.00m，则距离AB的尺长改正数为（）。 A．–0.010m B．–0.007m C．+0.005m D．+0.007m 3、某钢尺的尺长方程为：lt=30.000-0.003+1.2×10-5×30×（t-20℃）。则该尺的名义长度为（）。A．29.997m B．30.003m C．0.003m D．30m 4、某钢尺的尺长方程为：lt=30.000-0.003+1.2×10-5×30×（t-20℃）。则该尺在标准温度和拉力的情况下，其实际长度为（）。 A．29.997m B．30.003m C．0.003m D．30m 5、对某一段距离丈量了三次，其值分别为：29.8535m、29.8545m、29.8540m，且该段距离起始之间的高差为-0.152m，则该段距离的值和高差改正值分别为（）。 A．29.8540m ；-0.4mm B．29.8540m ；+0.4mm C．29.8536m ；-0.4mm D．29.8536m ；+0.4mm 6、对一距离进行往、返丈量，其值分别为72.365m和72.353m，则其相对误差为（）。 A．1/6030 B．1/6029 C．1/6028 D．1/6027 7、已知直线AB间的距离为29.146m，用钢尺测得其值为29.134m，则该观测值的真差为（）。A．+0.012m B．–0.012m C．+0.006m D．–0.006m 8、一钢尺名义长度为30米，与标准长度比较得实际长度为30.015米，则用其量得两点间的距离为64.780米，该距离的实际长度是（）。 A．64.748m B．64.812m C．64.821m D．64.784m 9、某一钢尺的名义长度为30米，其在标准条件检定时它的实际长度为30.012米，则其尺长改正为（）。 A．–0.012mm B．+0.012mm C．–0.006mm D．+0.006mm 10、某一钢尺的名义长度为30米，其在标准条件检定时它的实际长度为30.012米，设钢尺的膨胀系数为1.2×10-5/°C，则其尺长方程为（）。 A．L=30m+0.012m+1.2×10-5×30×（t-20℃）m B．L=30m-0.012m+1.2×10-5×30×（t-20℃）m C．L=30m+0.012m+1.2×10-5×（t-20℃）m D．L=30m-0.012m+1.2×10-5×（t-20℃）m 11、在山区丈量AB两点间的距离，往、返值分别为286.58m和286.44m，则该距离的相对误差为（）。

三角法测距

三角法红外测距原理介绍 Sharp的红外传感器都是基于一个原理，三角测量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，如图1所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度a，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。 图1：三角测量原理 可以看到，当D的距离足够近的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小。这时CCD检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键，也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值。要检测越是远的物体，CCD

的分辨率要求就越高。 Sharp GS2XX系列的传感器的输出是非线性的。没个型号的输出曲线都不同。所以，在实际使用前，最好能对所使用的传感器进行一下校正。对每个型号的传感器创建一张曲线图，以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。下图是典型的Sharp GP2D12的输出曲线图。 从上图中，可以看到，当被探测物体的距离小于10cm的时候， 输出电压急剧下降，也就是说从电压读数来看，物体的距离应该是 越来越远了。但是实际上并不是这样的，想象一下，你的机器人本 来正在慢慢的靠近障碍物，突然发现障碍物消失了，一般来说，你 的控制程序会让你的机器人以全速移动，结果就是，"砰"的一声。 当然了，解决这个方法也不是没有，这里有个小技巧。只需要改变 一下传感器的安装位置，使它到机器人的外围的距离大于最小探测 距离就可以了。如图3所示: 图2：Sharp GP2D12输出曲线

红外线测距仪测量原理

红外线测距仪测量原理 文章简介 利用的是红外线传播时的不扩散原理。因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的。当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到，再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离。? 文章详细内容 红外线测距仪测量原理 ?? ???????测距仪是一种航迹推算仪器，用于测量目标距离，进行航迹推算。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、目镜、测距转钮组成，用来测定目标距离。测距仪是根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测量的仪器。 ? 红外测距仪的分类有激光红外，红外和超声波三种，目前测距仪主要是指的激光红外测距仪，红外测距仪和超声波测距仪由于测量距离有限，测量精度很低目前已经被淘汰。激光红外测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光红外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。 ????测距仪有测量距离和测量精度，同时又是电子设备，所以品牌的选择非常重要，国际知名品牌的测距仪，在性能上会远优于杂牌的激光红外测距仪。 ? 一．测距仪分类 测距仪从测距基本原理，可以分为以下三类： 1. 激光测距仪 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。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-20000米）。 ? ????目前市面上主流的都是激光测距仪，手持式激光测距仪全球前两大品牌是徕卡和博世，右图就是一款主流的手持式激光测距仪。 ? ? ????望远镜激光测距仪，为远距离激光测距仪，目前在户外使用相当广泛，望远镜激光测距仪全球前四大品牌是图雅得、博士能、奥尔法和尼康。四个品牌在产品上各有特点，2013年，美国激光技术杂志公布的数据，2013年全球单品销售冠军是图雅得SP1500，这款测距仪测量