利用光、聲音、電磁波的反射、干涉等特性，而設(shè)計(jì)的用于長度、距離測量的儀器。新型測距儀在長度測量的基礎(chǔ)上，可以利用長度測量結(jié)果，對(duì)待測目標(biāo)的面積、周長、體積、質(zhì)量等其他參數(shù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，在工程應(yīng)用、GIS調(diào)查、軍事等領(lǐng)域都有很廣的應(yīng)用范圍。
簡介
測距儀是一種測量長度或者距離的工具，同時(shí)可以和測角設(shè)備或模塊結(jié)合測量出角度，面積等參數(shù)。測距儀的形式很多，通常是一個(gè)長形圓筒，由物鏡、目鏡、顯示裝置(可內(nèi)置)、電池等部分組成。
激光測距儀也可以發(fā)射多次激光脈沖，通過多普勒效應(yīng)來確定物體是在遠(yuǎn)離還是在接近光源。
分類
常見的測距儀從量程上可以分為短程 、中程和高程測距儀;
從測距儀采用的調(diào)制對(duì)象上可以分為:光電測距儀、聲波測距儀。
測距儀原理
激光測距儀一般采用兩種方式來測量距離:脈沖法和相位法。脈沖法測距的過程是這樣的:測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測距儀和被測量物體之間的距離。脈沖法測量距離的精度是一般是在+/- 1米左右。另外，此類測距儀的測量盲區(qū)一般是15米左右。
激光測距是光波測距中的一種測距方式，如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t，則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中:
D--測站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離;
c--光在大氣中傳播的速度;
t--光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間。
由上式可知，要測量A、B距離實(shí)際上是要測量光傳播的時(shí)間t，根據(jù)測量時(shí)間方法的不同，激光測距儀通?？煞譃槊}沖式和相位式兩種測量形式。
相位式激光測距儀
相位式激光測距儀是用無線電波段的頻率，對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經(jīng)往返測線所需的時(shí)間，如圖所示。
相位式激光測距儀一般應(yīng)用在精密測距中。由于其精度高，一般為毫米級(jí)，為了有效的反射信號(hào)，并使測定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)上，對(duì)這種測距儀都配置了被稱為合作目標(biāo)的反射鏡。
若調(diào)制光角頻率為ω，在待測量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ，則對(duì)應(yīng)時(shí)間t 可表示為:
t=φ/ω
將此關(guān)系代入(3-6)式距離D可表示為
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
式中:
φ--信號(hào)往返測線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。
ω--調(diào)制信號(hào)的角頻率，ω=2πf。
U--單位長度，數(shù)值等于1/4調(diào)制波長
N--測線所包含調(diào)制半波長個(gè)數(shù)。
Δφ--信號(hào)往返測線一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。
ΔN--測線所包含調(diào)制波不足半波長的小數(shù)部分。
ΔN=φ/ω
在給定調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個(gè)常數(shù)，此時(shí)距離的測量變成了測線所包含半波長個(gè)數(shù)的測量和不足半波長的小數(shù)部分的測量即測N或φ，由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無線電測相技術(shù)的發(fā)展，已使φ的測量達(dá)到很高的精度。
為了測得不足π的相角φ，可以通過不同的方法來進(jìn)行測量，通常應(yīng)用多的是延遲測相和數(shù)字測相，目前短程激光測距儀均采用數(shù)字測相原理來求得φ。
由上所述一般情況下相位式激光測距儀使用連續(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號(hào)的激光束，為了獲得測距高精度還需配置合作目標(biāo)，而目前推出的手持式激光測距儀是脈沖式激光測距儀中又一新型測距儀，它不僅體積小、重量輕，還采用數(shù)字測相脈沖展寬細(xì)分技術(shù)，無需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級(jí)精度，測程已經(jīng)超過100m，且能快速準(zhǔn)確地直接顯示距離。
測距儀特點(diǎn)
◆遠(yuǎn)距離測量，在無反光板和反射率低的情況下能測量較遠(yuǎn)的距離;
◆有同步輸入端，可多個(gè)傳感器同步測量;
◆測量范圍廣，響應(yīng)時(shí)間短;
◆外形緊湊，易于安裝，便于操作;
◆可測量各種物體距離(不需反射鏡); ◆增加濾光鏡可測高溫被測體;
◆可見光容易對(duì)準(zhǔn)被測體;
◆LDM42響應(yīng)速度高達(dá)50Hz;
◆測量精度3mm，分辨率0.1mm;
◆輸出:串行口RS232/RS422, 模擬輸出4~20mA , 模擬口和開關(guān)值可軟件設(shè)置;
◆LDM43帶Profibus DP和SSI總線接口，容易融入工業(yè)現(xiàn)場總線;
◆有外同步輸入;
應(yīng)用領(lǐng)域
激光測距儀已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域:電力，水利，通訊，環(huán)境，建筑，地質(zhì)，警務(wù)，消防，爆破，航海，鐵路，軍事，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，房地產(chǎn)，休閑/戶外運(yùn)動(dòng)等。
使用知識(shí)
為什么激光測距儀還有所謂"安全"和"不安全"的區(qū)別?
顧名思義，激光測距儀是利用激光做為載波而實(shí)現(xiàn)測距功能的測量工具。目前，市場上的手持式激光測距儀的采用的激光主要有以下幾種:工作波長為905納米和1540納米的半導(dǎo)體激光，工作波長為1064納米的激光。1064納米的波長對(duì)人體皮膚和眼睛是有害的，特別是如果眼睛不小心接觸到了1064納米波長的激光，對(duì)眼睛的傷害可能的。
對(duì)于905納米和1540納米的激光測距儀，我們就稱之為"安全"的。對(duì)于1064納米的激光測距儀，由于它對(duì)人體具有潛在的危害性，所以我們就稱之為"不安全"的。
激光測距儀，由于采用激光進(jìn)行距離測量，而脈沖激光束是能量非常集中的單色光源，所以在使用時(shí)不要用眼對(duì)準(zhǔn)發(fā)射口直視，也不要用瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡觀察光滑反射面，以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規(guī)范進(jìn)行測量。野外測量時(shí)不可將儀器發(fā)射口直接對(duì)準(zhǔn)太陽以免燒壞儀器光敏元件。
選購指南
在選購測距儀時(shí)，需要考慮的幾點(diǎn):
1.測量范圍
2.測量精度
3.使用的場合
基本分為以下幾種情況:
a)只需要在幾米或者十幾米范圍之內(nèi)進(jìn)行距離測量，
且精度要求不高的情況下。
*建議--可選用"超聲波測距儀"。
*備注--超聲波測距儀測量的效果受環(huán)境影響較大，穩(wěn)定和方向性較激光測距儀差，但價(jià)格相對(duì)便宜!適合與室內(nèi)測量。
b)測量距離不長，環(huán)境光不復(fù)雜，精度要求達(dá)到毫米級(jí)別
*建議--可選購"相位式激光測距儀"。
*備注--相位式激光測距儀適合在室內(nèi)使用，測量精度可以達(dá)到2毫米以下。
(如用戶需要在室外的環(huán)境下進(jìn)行探測時(shí)，由于受到環(huán)境光的影響，需要增加上專業(yè)的激光瞄準(zhǔn)器和反射板，結(jié)合使用才能達(dá)到預(yù)期的測程及效果。)
c)測量距離較遠(yuǎn)，多用于戶外使用!
*建議--選購"望遠(yuǎn)鏡式激光測距儀"(即:激光測距望遠(yuǎn)鏡)
*特點(diǎn)--既是望遠(yuǎn)鏡，又是測距儀!多倍的觀察放大倍數(shù)，使用者只需通過目鏡內(nèi)部的十字瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，便能夠輕松的瞄準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行測距!利用對(duì)眼睛無害的透明紅外線激光發(fā)射及接收，能準(zhǔn)確地測出目標(biāo)距離，其體積小巧、輕便易攜!
e) 測量遠(yuǎn)距離及室外測量
*建議--選購帶內(nèi)置望遠(yuǎn)鏡，這樣在強(qiáng)光線下看的更加清楚。
*備注--便于測量。
激光測距儀使用時(shí)需要注意的問題:激光測距儀不能對(duì)準(zhǔn)人眼直接測量，防止對(duì)人體的傷害。同時(shí)，一般激光測距儀不具防水功能，所以需要注意防水。
測距精度
測距儀的測距精度也有標(biāo)稱精度和實(shí)際精度之分。對(duì)于標(biāo)稱精度，和全站儀測距標(biāo)稱精度理解上一致。對(duì)于實(shí)際精度，和全站儀測距精度理解上一致。
激光測距儀在林業(yè)上的應(yīng)用
數(shù)據(jù)采集用于林業(yè)資源清查，即樹高、可作商業(yè)性用材的高度，植被繪制，野生特殊樹種、優(yōu)良樹種定位，確定區(qū)域內(nèi)樹的等級(jí)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，或在進(jìn)行栽培管理研究時(shí)如修枝，決定產(chǎn)生特定高度的地方的樹位置，繪制伐木量剖面圖，確定資源邊界；在收成木材考慮捆堆木材方法時(shí)，用于捆堆木材通道的地形測定、繪制，以及用作通用目的的道路和崎嶇小道施工前調(diào)查是很重要的。使用以往可使用的常規(guī)調(diào)查、航空攝影和GPS定位都可能遇到各種問題（例如：成本，準(zhǔn)確度，障礙物等）。
激光測距儀在林業(yè)上的應(yīng)用
野外數(shù)據(jù)采集是一個(gè)長期困擾測量人員、制圖員、GIS數(shù)據(jù)庫管理人員、工程師和研究人員的問題。問題很簡單：就是如何高效、準(zhǔn)確地收集定位和物理特征數(shù)據(jù)，用于制圖、編目、資源清查和存入數(shù)據(jù)庫。
在某一給定情況下，找出這一問題的結(jié)果是令人煩惱的。因?yàn)椋?nbsp;
（1）可能有很多方法和技術(shù)可以使用；
（2）在絕大多數(shù)情況下，沒有一種方法能單獨(dú)提供完整而令人滿意的結(jié)果。
激光技術(shù)的應(yīng)用，尤其是美國激光技術(shù)公司（LTI）研制的激光測距儀自1990年由美國農(nóng)業(yè)部林業(yè)局作為野外測量樣機(jī)并進(jìn)行評(píng)估其未來發(fā)展應(yīng)用以來，日趨完善，并可與數(shù)據(jù)采集器、GPS連接，而且可配置豐富的各種軟件，使林業(yè)測量由手操羅盤、繩帶、傾斜儀和舊式望遠(yuǎn)鏡推進(jìn)到單人操作、全站位、全面綜合的多用途儀器時(shí)代。
LTI設(shè)計(jì)的測量系統(tǒng)適合基本植被資源和木材銷售巡查和規(guī)劃測定，伐木量分布圖和道路調(diào)查測量等的需要。至1993年6月，美國林業(yè)局已購買這些儀器超過150臺(tái)。在美國農(nóng)業(yè)部林業(yè)局在野外規(guī)劃使用中，該激光測距儀不但功能完備、精確和耐用，而且節(jié)省成本，特別是對(duì)目標(biāo)不清楚的地方。從愛達(dá)荷北部的灌木地到阿拉斯加?xùn)|南的大雨林都證明了這一點(diǎn)。
資源遼闊的中國，有著豐富的林業(yè)資源。隨著改革開放帶來的大規(guī)模生產(chǎn)，林業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位日漸顯著，商用木材需求激增。如何規(guī)劃林業(yè)的發(fā)展，對(duì)林業(yè)資源更高精度的測量，以木材銷售為重點(diǎn)的更精確的林業(yè)資源清查和編目，成為林業(yè)部門重要的議題。我們把激光測量技術(shù)介紹進(jìn)來，將有助于推動(dòng)我國的林業(yè)測量技術(shù)邁進(jìn)新時(shí)代。
多功能激光測量系統(tǒng)的用途
（一） 距離測量----距離測量為本儀器主要功能，可直接顯示水平距離或傾斜距離。
（二） 方位角----可直接顯示測量目標(biāo)的磁方位角，或者相對(duì)方位角。
（三） 傾斜角----可以顯示傾斜角度（垂直角）或傾斜百分率。
（四） 目標(biāo)坐標(biāo)程序----目標(biāo)程序功能即測量上所謂定址或定樁（放樣）的功能，即在已知點(diǎn)上將其坐標(biāo)（X，Y，Z）輸入儀器，對(duì)準(zhǔn)測量目標(biāo)量測可以立即顯示測定位置的坐標(biāo)。
（五） 高度測量----利用三角原理（俯、仰角及水平距離）來測量物體高度，包括樹木高度、建筑物高度等。
（六） 測量功能----本儀器具有另一項(xiàng)特殊功能程序，可直接進(jìn)入測量功能，進(jìn)行測量工作并自動(dòng)存儲(chǔ)方位角、距離、傾斜角等資料，并可輸入電腦，經(jīng)PC軟件計(jì)算處理。
（七） 導(dǎo)航功能----因具有磁通羅經(jīng)儀，可以擔(dān)任導(dǎo)航功能。
多功能激光測量系統(tǒng)在林業(yè)上的應(yīng)用探討
（一）林地測量
由于多功能激光測量系統(tǒng)結(jié)合激光測距與電磁式數(shù)字羅經(jīng)于一身,其測距、測角精度均較羅盤儀、測繩高出甚多，實(shí)為林地測量較佳新儀器。
根據(jù)測試多功能激光測量儀應(yīng)用于林地測量之優(yōu)點(diǎn)為：
1）操作簡易，測量鎖定甚快、精度高。儀器可以自動(dòng)紀(jì)錄數(shù)據(jù)，電腦傳輸，無人為筆誤。
2）數(shù)字儀表板自動(dòng)顯示，無人為目視判讀誤差。
3）節(jié)省人力及時(shí)間。4
）附有處理軟件，可做點(diǎn)、線、導(dǎo)線之處理及閉合差、面積等之計(jì)算，并可連接印表機(jī)或繪圖儀，直接繪出測量圖形。
（二）多功能激光測量儀與GPS結(jié)合
引進(jìn)多功能激光測量儀當(dāng)初主要與GPS相結(jié)合，即GPS在地形受限制地區(qū)配合多功能激光測量儀進(jìn)行測量。
具體應(yīng)用：
1） 濫墾地取締與清查
利用激光測量儀與GPS、GIS及其軟件相結(jié)合，配合便攜式電腦來進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控為目前各學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)較為熱門的研究工作項(xiàng)目。在林業(yè)上則為濫墾地取締與清查應(yīng)用，但由于GPS使用時(shí)可能會(huì)受到地形限制，尚需進(jìn)一步研究與測試。此外也可結(jié)合數(shù)碼相機(jī)，將違規(guī)情形拍攝，存檔，以供取締之證據(jù)。
2） 租地清查
多功能激光測量儀與GPS結(jié)合進(jìn)行租地清查工作，不但速度快，且精確度亦較高。此外亦可將數(shù)字化圖檔預(yù)先輸入便攜式電腦，攜帶至現(xiàn)場進(jìn)行清查對(duì)比工作。
3） 區(qū)外保安林清查
目前本局區(qū)外保安林清查，均采用電子平板儀進(jìn)行清查及放樁工作。但由于三角點(diǎn)不足，常造成清查工作緩慢。如能利用公分級(jí)GPS進(jìn)行布點(diǎn)，然后利用激光測量儀進(jìn)行施測，并利用目標(biāo)坐標(biāo)程序功能進(jìn)行放樁工作，應(yīng)可加速清查工作，并減少事后圖籍?dāng)?shù)據(jù)化工作。
多功能激光測量儀較傳統(tǒng)羅盤有精度高、免記錄、免繪圖、免拉測繩、免砍草、省時(shí)省工及電腦處理、繪圖等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)實(shí)地測試及現(xiàn)場操作，均較以往儀器超出甚多，值得推廣
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