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光电测距仪
阅读:14710时间:2011-02-12 11:13:49

  光电测距仪是一种利用波长为400nm到1000nm的光波作载波来进行精密测距的仪器,属于电磁波测距仪。由于光电测距仪不断地向自动化、 数字化和小型轻便化方向发展, 大大地减轻了测量工作者的劳动强度, 加快了工作速度, 所以在工程控制网和各种工程测量中, 多使用各种类型的光电测距仪。

分类

  光电测距仪按仪器测程大体分三大类:

  (1) 短程光电测距仪: 测程在3km 以内, 测距精度一般在lcm 左右。 这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始边, 以及相应等级的精密导线和三边网的边长,适用于工程测量和矿山测量。 这类测程的仪器很多, 如瑞士的 ME3000, 精度可达± (0. 2mm+0. 5 ×10 -6 D ) ; DM 502、 DI3S、 DI4, 瑞典的 AGA-112、 AGA-116, 美国的 HP3820A, 英国的 CD6, 日本的 RED2, SDM3E, 原西德的 ELTA 2, ELDI2 等, 精度均可达±(5mm+5× 10 -6 D ) ; 原东德的 EOT 2000, 我国的 HGC-1、 DCH-2、 DCH3、 DCH-05 等。

  短程光电测距仪, 多采用砷化镓(GaAs 或GaAlAs) 发光二极管作为光源(发出红外荧光) , 少数仪器也用氦-氖(He-Ne) 气体激光器作为光源。 砷化镓发光二极管是一种能直接发射调制光的器件, 即通过改变砷化镓发光二极管的电流密度来改变其发射的光强。

  (2) 中程光电测距仪: 测程在 3~15km 左右的仪器称为中程光电测距仪, 这类仪器适用于二、 三、 四等控制网的边长测量。 如我国的JCY-2、 DCS-1, 精度可达±(lOmm+1 ×10 -6 D ) , 瑞士的 ME5000 精度可达×(0. 2mm+0. 2×10 -6 D ) 、 DI5、 DI20, 瑞典的 AGA-6、 AGA-14A 等精度均可达到±(5mm+5PPm) 。

  ( 3 ) 远程激光测距仪: 测程在 15km 以上的光电测距仪, 精度一般可达 ±(5mm+1×10 -6 D ) , 能 满足国 家 一、 二 等控制 网 的 边长测 量。 如 瑞典的 AGA-8、 AGA-600, 美国的 Range master, 我国研制成功的 JCY-3 型等。

  中、 远程光电测距仪, 多采用氦-氖(He-Ne) 气体激光器作为光源, 也有采用砷化镓激光二极管作为光源, 还有其他光源的, 如二氧化碳(CO2) 激光器等。 由于激光器发射激光具有方向性强、 亮度高、 单色性好等特点, 其发射的瞬时功率大, 所以, 在中、远程测距仪中多用激光作载波, 称为激光测距仪。

原理

  电磁波测距是通过测定电磁波束,在待测距离上往返传播的时间 D t 2 来计算待测距离 D 的, 如图 4-1 所示, 电磁波测距的基本公式为

  D=1/2ct2d

  式中 c ——电磁波在大气中的传播速度。

  电磁波在测线上的往返传播时间 D t 2 , 可以直接测定, 也可以间接测定。 直接测定电磁波传播时间是用一种脉冲波, 它是由仪器的发送设备发射出去, 被目标反射回来, 再由仪器接收器接收, 由仪器的显示系统显示出脉冲在测线上往返传播的时间 D t 2 或直接显示出测线的斜距, 这种测距仪称为脉冲式测距仪。 间接测定电磁波传播时间是采用一种连续调制波, 它由仪器发射出去, 被反射回来后进入仪器接收器,通过发射信号与返回信号的相位比较, 即可测定调制波往返于测线的迟后相位差中小于2 π 的尾数。 用 n 个不同调制波的测相结果, 便可间接推算出传播时间 D t 2 , 并计算(或直接显示) 出测线的倾斜距离。 这种测距仪器称为相位式测距仪。 目前这种仪器的计时精度达10 -10 s 以上, 从而使测距精度提高到 lcm 左右, 可基本满足精密测距的要求。 现今用于精密测距的测距仪多属于这种相位式测距仪。

注意事项

  (1)气象条件对光电测距影响较大,微风的阴天是观测的良好时机。

  (2)测线应尽量离开地面障碍物1.3m以上,避免通过发热体和较宽水面的上空。

  (3)测线应避开强电磁场干扰的地方,例如测线不宜接近变压器、高压线等。

  (4)镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰。

  (5)要严防阳光及其他强光直射接收物镜,避免光线经镜头聚焦进入机内,将部分元件烧坏,阳光下作业应撑伞保护仪器。

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