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光電子技術(shù)實(shí)習(xí)報告
光電測距原理及使用
1．電測距儀簡介 一、概述 電磁波測距:
用電磁波（光波或微波）作為載波傳輸測距信號以測量兩點(diǎn)間距離的一種方法。 電磁波測距儀的優(yōu)點(diǎn)： 1、測程遠(yuǎn)、精度高。
2、受地形限制少。
3、作業(yè)快、工作強(qiáng)度低。
分類
1．按測距儀所使用的光源分：普通光源、紅外光源、激光光源。 2．按傳播時間t的測定方法分：脈沖法測距、相位法測距。 3. 按發(fā)射目標(biāo)分：
漫反射目標(biāo)： 無合作目標(biāo) 合作目標(biāo)： 反射鏡
有源反射器：同頻載波應(yīng)答機(jī)，非同頻載波應(yīng)答機(jī)等 2，按測程分
測程：測距儀一次所能測的最遠(yuǎn)距離
短程光電測距儀：測程小于3公里，用于工程測量。測距中誤差一般為: ±（5mm+5ppm）
中程光電測距儀：測程為3～15公里，通常用于一般等級控制測量。測距中誤差一般為: ±（5mm+2ppm）
遠(yuǎn)程光電測距儀：測程大于15公里，通常用于國家三角網(wǎng)及特級導(dǎo)線。測距中誤差一般為: ±（5mm+1ppm）
精密測距儀：一般為中短測程，用于精密工程測量和地殼變形觀測。測距中誤差一般可達(dá): ±（0.2mm+0.2ppm） 3 按測距精度分類
光電測距儀精度，可按1公里測距中誤差劃分為3級： Ⅰ級： | mD | ≤5mm；
Ⅱ級：5mm< | mD | ≤10mm； Ⅲ級：10mm< | mD | ≤20mm。 注意： mD 為1km的測距中誤差。
二、測距原理
光電測距（electro-magnetic distance measuring）
全站儀、棱鏡照片
光電測距儀是通過測量光波在待測距離D上往、返傳播的時間t2D，計算待測距離D：
式中：c — 光波在空氣中的傳播速度 。 c=c0 / n
C0 ---真空中的光速：C0=299792458m / s±1.2m / s ; n ---為大氣折射率, 它與波長、氣溫、氣壓 和濕度有關(guān)。
測距方法
光電測距儀按照t2D 測量方式的不同，可分為： 2、相位式
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相位式光電測距儀是將發(fā)射光強(qiáng)調(diào)制成正弦波的形式，通過測量正弦光波在待測距離上往、返傳播的相位移來解算時間。 1）相位法測距的實(shí)質(zhì)：
將往、返程的正弦波以棱鏡站為中心對稱展開后的圖形
總相位移
:
（ N 為相位移的整周期數(shù)）
由于
，所以
則：
調(diào)制波在待測距離D上往返傳播，在 t2D時間內(nèi)發(fā)射波與接收波產(chǎn)生相位移? ；根據(jù)相位差間接計算出傳播時間 t2D ，從而計算兩點(diǎn)間的距離。
式中，
ΔN——為不足一整周期的小數(shù)
公式（4-13）可以理解為用一把長度為“u = λ/ 2”的“光測尺”量距，N為整尺段數(shù)，ΔN為不足一整尺段的尾數(shù)。
由于光傳播速度 C 和調(diào)制頻率 f 是已知的，所以光尺的長度u =λ/ 2 也是已知的，顯然只要知道整尺段數(shù) N 及余長比例數(shù)ΔN，距離D就可以確定了。 取
，則不同的調(diào)制頻率?對應(yīng)的測尺長見下表：
由于 u =/ 2 ,調(diào)制頻率越大，測尺長度越短。
由于儀器測相系統(tǒng)測相精度一般為1:1000,故測尺越長,測距誤差越大.
2）組合測距方法
儀器用于測量相位的裝置（稱相位計）只能測量出Δ（0-2π的相位變化） , 即測量出尺段尾數(shù) ΔN( ΔN = Δ / 2 ), 而不能測量整周數(shù)N.
如：當(dāng)測尺長度為u＝10m時，要測量距離為835.486m時，測量出的距離只能為5.486m，即此時只能測量小于10m的距離。 這樣，距離值將出現(xiàn)無數(shù)解，距離無法確定。
為了兼顧測程和精度，儀器中應(yīng)采用一組測尺配合測距， “粗測尺（長度較大的測尺：如：L 2 = λ2 / 2= 1000m)”， “精測尺（長度較小的測尺：如： L1 = λ1 / 2= 10m）”. 同時測距，然后將粗測結(jié)果和精測結(jié)果組合得最后結(jié)果。 粗測尺保證了測程，精測尺保證了精度。
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