电磁波测距原理和其距离测量方式
电磁波测距的原理
电磁波测距的原理
电磁波测距的原理基于电磁波的传播速度恒定不变这一性质，利用发射器发送出的电磁波，经过被测对象的反射后被接收器接收到，然后通过测量电磁波从发射器到接收器的时间差，可以间接得出被测对象与测距设备之间的距离。
具体来说，电磁波测距可利用无线电波、雷达、激光测距等技术实现。
无论采用哪种技术，测距设备都包括一个发射器和一个接收器。
发射器会发出一定频率的电磁波，经过空气传播，当遇到被测对象时，部分电磁波会被对象反射回来并被接收器接收到。
电磁波测距的原理即是利用这部分反射的电磁波来计算距离。
当发射器发出电磁波后，通过计时器记录发射时刻，然后在接收器接收到反射的电磁波后立即停止计时，记录接收时刻。
通过计算发射和接收的时间差，再结合电磁波在真空中传播速度（近似等于光速），就可以推算出被测对象与测距设备之间的距离。
需要注意的是，由于电磁波在不同介质中传播速度会有所变化，所以在实际应用中需要根据介质的不同对测距结果进行修正。
另外，电磁波测距还需要考虑到多路径效应、噪声干扰等因素，以提高测距精度。
电缆行波测距原理
电缆行波测距原理引言：电缆行波测距是一种常用的测距方法，通过利用电缆中的行波信号，可以准确地测量出电缆的长度。
本文将详细介绍电缆行波测距的原理及其应用。
一、电缆行波测距的原理电缆行波测距是基于电磁波在电缆中的传播速度来进行测量的。
当在电缆中施加一个脉冲电压信号时，该信号会在电缆中以电磁波的形式传播。
根据电磁波在传输过程中的速度与传输介质的特性有关，因此可以通过测量行波信号的传播时间来计算电缆的长度。
二、电缆行波测距的步骤1. 信号发送：首先，在待测电缆的一端施加一个脉冲电压信号。
这个信号可以是一个矩形脉冲、正弦脉冲或其他形式的信号。
2. 信号传播：脉冲电压信号在电缆中以电磁波的形式传播，沿着电缆的导线向另一端传输。
3. 信号接收：在电缆的另一端设置接收器，用于接收传输过来的信号。
接收器可以是示波器、激光测距仪等设备。
4. 信号处理：接收到信号后，通过信号处理器对信号进行处理，例如滤波、放大等操作。
5. 测量距离：根据信号的传播时间和电磁波在电缆中的传播速度，可以计算出电缆的长度。
常用的计算公式为：电缆长度 = 传播速度× 传播时间。
三、电缆行波测距的应用1. 电力系统中的应用：电缆行波测距可用于电力系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，从而提高故障定位的准确性和效率。
2. 通信系统中的应用：在通信系统中，电缆行波测距可用于测量光纤电缆的长度。
通过测量光信号的传播时间，可以准确地测量出光纤电缆的长度，从而为光纤通信系统的维护和管理提供便利。
3. 铁路信号系统中的应用：电缆行波测距可用于铁路信号系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，从而提高故障定位的准确性和效率，保证铁路信号系统的正常运行。
4. 工业自动化系统中的应用：电缆行波测距可用于工业自动化系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，及时修复故障，保证工业自动化系统的正常运行。
电磁波在雷达测距中的应用原理
电磁波在雷达测距中的应用原理雷达（Radar）是一种利用电磁波进行信号发送与接收以实现测距、探测和追踪目标的技术。
在雷达系统中，电磁波发挥着关键作用。
本文将详细介绍电磁波在雷达测距中的应用原理。
一、引言雷达是一种通过发送电磁波并接收其反射信号来测量目标位置和距离的远程测量技术。
它广泛应用于导航、军事、气象等领域。
雷达测距的基本原理是利用电磁波在空间中传播的速度和时间间隔来计算目标与雷达的距离。
二、电磁波的性质电磁波是一种由电场和磁场相互耦合形成的波动现象。
根据波长的不同，电磁波可分为射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
在雷达测距中，一般使用微波范围的电磁波。
三、雷达测距原理雷达测距利用电磁波从雷达天线发送至目标，并测量其返回的信号，从而计算目标与雷达之间的距离。
其基本原理可概括为以下几个步骤：1. 发射信号：雷达发射器产生并向外发射微波信号，形成一个电磁波束。
2. 雷达波束的传播：电磁波在空间中传播并与目标相互作用，被目标散射、反射、吸收等。
3. 目标反射：一部分电磁波被目标物体反射，并返回到雷达天线。
4. 信号接收：雷达天线接收到目标反射的电磁波信号，并将其传送至接收器。
5. 信号处理：接收器对接收到的信号进行放大、滤波和解调等处理。
6. 距离计算：通过测量信号的往返时间，利用电磁波在空间中传播速度恒定的特性，计算目标与雷达之间的距离。
四、电磁波在测距中的关键参数在雷达测距中，电磁波的频率和波长是两个重要的参数。
频率决定了电磁波在空间传播的特性，而波长则与目标大小有关。
1. 频率：雷达通常工作在高频段，使其能够传播更远的距离。
高频段的电磁波在大气中的传播损耗较小，能够穿透一定的障碍物。
2. 波长：雷达波长的选择取决于目标的大小和应用环境。
对于小尺寸的目标，使用较短的波长能够提高测距的精度和分辨率。
五、雷达测距的应用场景雷达测距技术在许多领域中发挥着重要作用。
以下是一些典型的应用场景：1. 军事应用：雷达测距是军事侦察、导航和武器制导的关键技术。
电磁波测距
电磁波测距电磁波测距是用仪器发射并接收电磁波，通过测量电磁波在待测距离上往返传播的时间解算出距离。
一、概述电磁波测距是用电磁波（光波或微波）作为载波，传输测距信号，以测量两点间距离的一种方法。
与传统的钢尺量距和视距测量相比，具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形限制等优点。
电磁波测距的英文全称是：Electro－magnetic Distance Measuring，所以又简称为EDM。
电磁波测距仪按其所采用的载波可分为：①用微波段的无线电波作为载波的微波测距仪；②用激光作为载波的激光测距仪；③用红外光作为载波的红外测距仪。
后两者又统称为光电测距仪。
微波和激光测距仪多用于长程测距，测程可达60 km，一般用于大地测量；而红外测距仪属于中、短程测距仪（测程为15kffi以下），一般用于小地区控制测量、地形测量。
地籍测量和工程测量等。
本节主要介绍光电测距仪的基本原理和测距方法速发展～红外光电测距仪采用的是CaAs（砷化钦）发光二极管作为光源，不同的caAs发光二极管发光波长范围为0．82～0．93Pm。
由于GaAs发光管具有注人电流小、耗电省、寿命长、体积小、抗震性强及连续发光的特点，使测距仪体积大为减小。
近几年来又将光电测距仪与电子经纬仪和野外记录及数据处理器结合，；组成电子速测仪，同时进行角度和距离的测量，还能自动记录、存储、输出观测值及有关处理数据也能直接显示乎距、高差、坐标增量等，使测量工作大为简化。
所以红外测距仪在小面积的控制测量、地形测量和各种工程测量中得到广泛的应用。
二、红外测距仪基本原理若用红外测距仪测定AB二点间的距离D．如图5－12。
测距仪安置在A点，反光镜安置在B点。
由仪器发出的光束经过待测距离D到达反光镜，经反射回到仪器。
如果能测出光在距离D上往返传播为时间，则距离可按公式（5－19）求得。
如果测距仪发出的是光脉冲，通过测定发射的光脉冲和接收到波光脉冲的时间差t测定距离，称为脉冲法测距。
距离测量的不同方法及其适用范围
距离测量的不同方法及其适用范围在日常生活和科学研究中，我们经常需要测量距离。
然而，在不同的场景下，测量距离的方法可能有很大的差异，并且适用范围也不尽相同。
本文将介绍几种常见的距离测量方法，并探讨它们的应用。
一、直接测量法直接测量法是最常用的一种距离测量方法。
它通过使用直尺、卷尺、测距仪等工具，直接测量出两点之间的实际距离。
这种方法适用于小范围的距离测量，如家具的尺寸、建筑物的大小等。
二、三角测量法三角测量法是基于几何原理的一种距离测量方法。
它利用三角形的几何关系，通过测量角度和已知边长，计算出未知边长的方法。
这种方法适用于无法直接测量的远距离或难以到达的地点。
例如，在地理测量和山地测量中，三角测量法被广泛应用。
三、雷达测距法雷达测距法是利用电磁波的反射原理来测量距离的一种方法。
它通过发射一束脉冲电磁波，然后接收反射回来的波来计算出目标物体与测距仪之间的距离。
雷达测距法适用于大范围、高精度的距离测量，如航空、导航等领域。
四、激光测距法激光测距法是利用激光束的传播速度和时间的关系来测量距离的一种方法。
它通过发射一束激光光束，然后测量光束从发射到返回所花费的时间，再根据光的速度计算出距离。
激光测距法适用于室内测距、建筑测量、制图等需要高精度的应用。
五、声波测距法声波测距法是利用声波的传播速度和时间的关系来测量距离的一种方法。
它通过发射一系列声波信号，然后测量声波从发射到返回所花费的时间，再根据声速计算出距离。
声波测距法适用于水下测距、深海勘探等领域。
六、卫星定位系统卫星定位系统是一种利用卫星和接收器之间的信号交互来确定位置和距离的方法。
它通过接收来自卫星的定位信息，计算出接收器与卫星之间的距离，并进一步确定位置。
卫星定位系统广泛应用于导航、地理测量等领域。
以上是几种常见的距离测量方法，它们各有优劣，并且适用范围也不同。
在选择合适的距离测量方法时，需要根据具体的需求和实际情况来综合考虑。
最后，需要注意的是，在进行任何距离测量时，都应该遵循相关的测量原则和方法，保证测量的准确性和可靠性。
电磁波测距原理和其距离测量方式
D
2
c f1
1 2
f2 2
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
间接测尺频率 相当于测尺频率 测尺长度 精度
f1=15MHZ
15MHZ
10m
1cm
f2=0.9f1
f1-f2=1.5MHZ 100m 10cm
f3=0.99f1 f4=0.999f1 f5=0.9999f1
f1-f3=150KHZ f1-f4=15KHZ f1-f5=1.5KHZ
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
u D N 0 D u N
u增大，误差大
一组测尺： 精测尺保证精度 粗测尺保证测程
频率相差大 仪器不稳定
频率相近 频率差为测尺频率
测尺频率 15MHZ 1.5MHZ 150KHZ 15KHZ 1.5KHZ 测尺长度 10m 100m 1km 10km 100km
e1
Δφ
φ1 φ
ek e2
光波测距仪的检验
▪ 周期误差
▪ 改正计算公式
D0 d d 123
d n-1 n
▪ 平V台i 法 Asin(0 i )
D0 v0 D1z V1 K Asin(0 1) D0 v0 d D2z V2 K Asin(0 2 )
D0 v0 39d D40z V40 K Asin(0 40 )
1
D1z
2
360
i
1
d
(i
1)
2
360
1
(i
1)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测距仪工作原理
测距仪工作原理
测距仪是一种用来测量两点间距离的仪器。
其工作原理可以分为几种不同的方式，包括声波测距、激光测距和电磁测距。
声波测距原理：声波测距利用声波在空气中传播时的速度恒定这一特性进行测距。
仪器发出一个短脉冲声波信号，当这个声波信号遇到障碍物后会反射回来，仪器会计算出声波的往返时间，并使用声波传播速度（通常为声速）乘以时间来计算两点间的距离。
激光测距原理：激光测距利用激光束在空气中传播时的速度快且准确的特性进行测距。
仪器发出一个激光束，激光束会遇到障碍物并反射回来，仪器会计算出激光的往返时间，并使用光速乘以时间来计算两点间的距离。
电磁测距原理：电磁测距利用电磁波在空间中传播时的速度恒定这一特性进行测距。
仪器发出一个电磁波信号，当信号遇到障碍物会发生反射，反射信号由接收器接受并测量时间延迟，然后使用电磁波在空间中的传播速度乘以时间来计算两点间的距离。
这些测距原理在实际的测距仪中可能会有一些变化和改进，但基本的原理是相同的。
通过测量信号的往返时间和使用特定的物理参数（例如声速，光速或电磁波速度），测距仪可以计算出两个点之间的距离。
微波雷达测距原理
微波雷达测距原理
微波雷达测距原理是利用微波信号的传播速度来测量目标物体的距离。
微波是一种电磁波，其频率范围在300MHz到
300GHz之间。
在雷达系统中，发射器会产生一束微波信号，
并将其发送到目标物体上。
当微波信号与目标物体相互作用时，一部分信号会被目标物体反射回来。
接收器会接收到经过反射的微波信号，然后计算信号的往返时间。
由于电磁波在真空中的传播速度是已知的，所以可以通过测量时间来计算出距离。
具体而言，距离可以通过以下公式计算得出：
距离 = 传播速度 ×时间 / 2
其中，传播速度是电磁波在真空中的速度，大约为3×10^8米/秒。
时间指的是从发射微波信号到接收到反射信号所经过的时间。
为了提高测量精度，微波雷达通常会发送连续的微波信号，并采用多普勒效应来分析目标物体相对于雷达的运动状态。
多普勒效应是指当目标物体和雷达相对运动时，反射回来的微波信号的频率会发生改变。
通过测量这种频率变化，可以得出目标物体的速度信息。
总结来说，微波雷达测距原理利用微波信号的传播速度和多普勒效应来测量目标物体的距离和速度。
通过测量探测信号的往
返时间和频率变化，可以精确地确定目标物体的位置和运动状态。
电磁波测距及其距离测量
按反射目标
漫反射目标 (非合作目标 ) 合作目标 平面反射镜 ,角反射镜 有源反射器 同频载波应答机 ,非同频载波应答机
2020年5月13日4时42分
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控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类 电磁波测距仪精度公式
mD A BD
A： 固定误差
BD ：比例误差 B : ppm 10 6
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控制测量学
4.9 测距成果的归算
2. 周期误差改正 周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的误差，
详细地说就是指由于测距仪光学和电子线路的光电信号窜 扰而使待测距离尾数呈现按精测尺长为周期变化的一种误 差。
由专业机构进行检测，当测距精度要求较高，且振幅 值大于仪器固定误差的1/2时，应加此项改正。
4.10 误差来源及精度估计
测距精度指标
衡量仪器的测距精度，一是仪器的内部符合精度， 二是仪器的外部符合精度。
内部符合精度：指仪器对同一距离进行多次观测， 其观测值之间的符合程度。
它反映了仪器的测相误差以及外界大气条件的影响 外部符合精度：指用测距仪在基线上比测后，所得 到的量测值与基线比较而求得的精度指标。 每台仪器出厂时的标准精度也是外部符合精度。
当距离较远时，因受大气垂直折光的影响， 不是直线，是一条半径为的弧线。把弧长 化为弦长的改正称为第一速度改正。
Dg
D D
k2
24 R 2
D3
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控制测量学
4.9 测距成果的归算
第二速度改正：
电磁波传播速度随大气垂直折射率不同而有差异。实际 测距时，一般只是在测线两端测定气象元素，由此求出平 均值，代替严格意义下的测线折射率的积分平均值。由此 而产生的改正称为第二速度改正
电磁波测距原理公式
电磁波测距原理公式电磁波测距是一种常见且重要的测量技术，在我们的生活和科学研究中都有着广泛的应用。
要理解电磁波测距，咱们得先从它的原理公式说起。
电磁波测距的基本原理就是利用电磁波在空气中传播的速度和时间来计算距离。
简单来说，就好比你朝着远处大喊一声，然后根据声音传回来的时间来估算你和远处物体的距离。
那电磁波测距的原理公式是啥呢？常见的就是 D = c × t / 2 。
这里的 D 表示测量得到的距离，c 是电磁波在真空中的传播速度，大约是299792458 米每秒，t 则是电磁波从发射到接收所经历的时间。
举个例子吧，有一次我和朋友去爬山，我们想知道从山脚下到山顶的直线距离。
这时候，我就拿出了一个带有电磁波测距功能的仪器。
我先朝着山顶的方向发射电磁波，仪器开始精准地记录电磁波发射的时刻。
当电磁波从山顶反射回来被仪器接收到时，仪器又迅速记录下接收的时刻。
这中间的时间差，经过仪器内部的精密计算，再结合电磁波的传播速度，就能得出我们和山顶之间的距离啦。
咱们再深入点讲讲这个公式。
为啥要除以 2 呢？这是因为电磁波从发射点出发，到达目标点后再反射回来，我们测量到的时间 t 实际上是电磁波走了一个来回的时间。
所以，真正单程的距离就得除以 2 。
在实际应用中，电磁波测距可不简单。
因为电磁波在空气中传播时，会受到各种因素的影响。
比如说，大气的温度、湿度、气压等等，都会让电磁波的传播速度发生变化。
这就好像你在跑步的时候，遇到顺风和逆风，速度感觉就不一样。
为了提高测距的精度，科学家们可没少下功夫。
他们不断改进仪器，提高测量时间的精度，还研究出各种方法来修正大气条件对电磁波传播速度的影响。
想象一下，在建筑工地上，工程师们要用电磁波测距来确定建筑物之间的距离，要是误差太大，那房子可就盖歪啦！又比如说在地质勘探中，准确测量地下岩层的距离，对于寻找矿产资源可是至关重要的。
回到我们的日常生活，现在很多汽车上的自适应巡航系统，其实也用到了电磁波测距的原理。
测距仪的原理及分类
测距仪的原理及分类测距仪是一种用于测量目标与测距仪之间距离的设备。
它被广泛应用于军事、航空航天、建筑工程等领域，具有高精度、高可靠性和高效率的特点。
1.激光测距原理：激光测距是利用激光束在空间传播速度恒定的特性，通过测量激光束发射和接收的时间差来计算目标与测距仪之间的距离。
激光测距仪具有高精度和长测距范围的特点，广泛应用于地理测量、制图、建筑工程等领域。
2.超声波测距原理：超声波测距是利用超声波在空气中的传播速度约为340m/s的特性，通过测量超声波发射和接收的时间差来计算目标与测距仪之间的距离。
超声波测距仪广泛应用于工业、家用和机器人等领域。
3.电磁波测距原理：电磁波测距是利用电磁波在空间传播的特性，通过测量电磁波发射和接收的时间差来计算目标与测距仪之间的距离。
电磁波测距仪适用于不同频段的电磁波，常见的应用包括雷达、无线通信、航海导航等领域。
测距仪通常分为以下几类：1.激光测距仪：激光测距仪是利用激光测距原理进行测距的设备。
根据测距精度和测距范围的不同，可以分为短距离激光测距仪和远距离激光测距仪。
远距离激光测距仪通常应用于军事和航天领域，具有高精度和长测距范围的特点。
2.超声波测距仪：超声波测距仪是利用超声波测距原理进行测距的设备。
根据测距范围的不同，可以分为短距离超声波测距仪和远距离超声波测距仪。
短距离超声波测距仪通常应用于室内测量和机器人导航等领域，远距离超声波测距仪通常应用于工业和测绘等领域。
3.雷达测距仪：雷达测距仪是利用电磁波测距原理进行测距的设备。
根据测距范围和工作频段的不同，可以分为近距离雷达测距仪和远距离雷达测距仪。
远距离雷达测距仪通常应用于航空航天和海洋导航等领域，具有高精度和长测距范围的特点。
总的来说，测距仪的原理和分类多种多样，不同的测距仪适用于不同的环境和应用领域，具有各自的特点和优势。
随着科技的不断进步，测距仪的精度和测距范围不断提高，将为各个领域的应用提供更加可靠和高效的测量工具。
控制测量学4电磁波测距仪及其距离测量
用的光电转换器件有光电二极管和光电倍增器。 （4）：光电混频
6
1）按时间测量方式分类： 电磁波作为载波和调制波进行距离测量（t为光波在AB之间传播的时间， v为光波在大气中的传播速度，D为AB间距离）：
D 1 vt 2
3）按载波源分类：光波（激光测距仪、红外测距仪）、微波（微波测 距仪）
4）按载波数分类：单载波（可见光、红外光、微波）、双载波（可见 光-可见光、可见光-红外光等）、三载波（可见光-可见光-微波、可见光-红 外光-微波等）
5）按反射目标分类：漫射目标（非合作目标）、合作目标（平面反射 镜、角反射镜等）、有源反射器（同频载波应答机、非同频载波应答机等）
设调制波在距离D往返一次产生的相位变化为 φ,调制信号一个周期相位
变化为2π， ω为调制波的角频率，则发射波与反射波之间的相位差为：
2ft 2 N
调制波的传播时间t为：
t2D
t 2f
2 N 2f
1 f
N本公式：
2f 2
D
1 ct 2
22
（1）：基本原理及基本公式 1）基本原理： 相位法测距：测量连续的调制信号往返传播产生的相位变化来间接测定
时间，求得被测距离。 由载波源产生的光波（或微波）经调制器被高频电波所调制，成为连续
调制信号。该信号经测线达到彼端反射器，经发射后被接收器所接受，再进 入混频器，变成低频测距信号e测。另外，在高频电波对载波进行调制的同时， 仪器发射系统还产生一个高频信号，此信号经混频器混频后成为低频基准信 号e基。e测和e基在比相器中进行相位比较，由显示器显示出调制信号在两倍 测线距离上传播所产生的相位移，或者直接显示出被测距离值。
距离测量—光电测距(工程测量)
光电测距
2、测距仪的精度：mD (a 106 bD)
式中：mD — 测距中误差，单位为mm； a — 固定误差，单位为mm； b — 比例误差； D — 以km为单位的距离。
RED mini短程红外测距仪的精度为
返回
0 N 1 式中
N N＝ ＝
22
，
取 C 3108 m ，则不同的调制频率ƒ对应的
测尺长见下表：
调制频率ƒ 测尺长
2
15MHZ 7.5MHZ 1.5MHZ 150 KH Z 75KH Z
10m 20m 100m 1km 2km
调制频率越大，测尺长度越短。
光电测距 相位式测距仪的基本工作原理图：
光电测距
电磁波测距仪是用电磁波（光波或微波）作为 载波传输测距信号以测量两点间距离的一种方法。
电磁波测距仪的分类： 1、光电测距仪 （可见光、红外光、激光） 2、微波测距仪 （无线电波、微波）
红外测距仪
光电测距
电磁波测距仪的优点： 1、测程远、精度高。 2、受地形限制少等优点。 3、作业快、工作强度低。
D Lcos
L——经过常数改正和气象改正后的距； α——经纬仪测定的测线竖直角。
光电测距
四、光电测距的注意事项
(1) 防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。 (2) 严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。 (3) 仪器长期不用时，应将电池取出。 (4) 测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体 和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。 (5) 镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。 (6) 应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。
电磁波测距基本原理
电磁波测距基本原理咱今天就来说说电磁波测距的基本原理，这事儿啊，就像你想知道你和一个朋友隔了多远。
电磁波这东西，就像一个个看不见的小信使在空间里跑来跑去。
那测距咋实现的呢？这得从电磁波的速度说起。
电磁波在空气中的速度那可是相当快的，快到啥程度呢？就像闪电一样，唰的一下就出去老远。
而且这个速度是个固定的值，就像火车按照固定的时刻表行驶一样。
这个速度大约是每秒三十万公里呢。
想象一下，你站在一个地方，朝着一个目标发射电磁波。
这就好比你朝着远方的小伙伴扔出一个小皮球，这个小皮球就是电磁波。
然后呢，这个电磁波碰到目标之后就会反射回来。
这就像小皮球碰到墙会弹回来一样。
从你发射电磁波到接收到反射回来的电磁波，这中间是有个时间差的。
这个时间差可太关键了。
就像你扔出皮球的那一刻开始计时，等到皮球弹回来接到手的时候停止计时。
这个时间的长短就和你与目标的距离有关系。
如果这个时间很短，那就说明目标离你比较近，就像你轻轻一扔皮球，很快就弹回来了，那肯定是墙离你近呗。
如果这个时间比较长，那就意味着目标离你远。
就好比你用力把皮球扔得老远，过了好一会儿才弹回来。
那具体怎么根据这个时间算出距离呢？这就简单啦。
因为距离等于速度乘以时间嘛。
不过这里的时间是电磁波往返的时间，所以我们得把这个时间除以二。
比如说，你测得电磁波往返的时间是两秒钟，那单程的时间就是一秒钟。
已知电磁波速度是每秒三十万公里，那距离就是三十万公里乘以一秒，也就是三十万公里。
这就是你和目标之间的距离啦。
在实际生活中，这个原理可有用了。
比如说测量两个山头之间的距离。
以前人们可能要翻山越岭，拿个尺子一点点量，那多费劲啊。
现在呢，只要拿个能发射和接收电磁波的仪器，往对面山头一照，很快就能知道距离了。
又或者是在建筑工地上，要测量建筑物的长度、宽度啥的，电磁波测距仪一放，数据就出来了。
还有在航海的时候，船与岸边或者与其他船只之间的距离，也可以用这个方法测量。
就像船员们有了一个神奇的眼睛，能随时知道周围的距离情况，这样就可以避免碰撞之类的危险啦。
3_雷达测距原理及实现方法
3_雷达测距原理及实现方法
雷达测距是利用电磁波实现距离测量的一种利器，是一项有效而精确的测距技术。
雷达测距的原理和实现方法主要可以分为两步：
一、发射电磁波：
首先，利用电磁波发射装置将电磁波发射出去，由于电磁波的特性，电磁波是以振荡的方式传播出去的，也就是说，在一定的时间内，电磁波波形会不断发生改变，从而形成电磁波的“周期”。
二、接收电磁波：
当发射出去的电磁波经过物体时，会被物体反射或透射，这时，雷达探测器就可以利用天线把物体反射或者透射回来的电磁波磁接收，然后在探测器的控制部分里利用一个振荡器对收到的信号进行振荡，从而实现电磁波的测量。
雷达测距实现的具体方法主要可以分为三种，分别是微波雷达测距、超声波雷达测距和红外雷达测距。
1、微波雷达测距：这种雷达测距利用的是电磁波来实现测距，一般使用的频率比较低，约在1GHz以下，在测量距离时，可以采用多普勒或时间差测距等方法。
2、超声波雷达测距：这种雷达测距利用的是超声波来实现。
在测量距离时，采用的是发射、接收及计算的方法，一般可以以兆米为单位进行测量。
脉冲相位法测距
脉冲相位法测距一、介绍脉冲相位法测距技术脉冲相位法测距技术是一种常用的测距方法，它利用电磁波在空间中传播的速度来测量目标物体与发射源之间的距离。
该技术具有精度高、稳定性好、适用范围广等优点，在工业生产、军事防卫等领域得到了广泛应用。
二、脉冲相位法测距原理1.电磁波传播速度电磁波在真空中的传播速度为光速，约为3×10^8m/s。
在不同介质中，由于介质对电磁波的影响，其传播速度会有所变化。
2.脉冲相位法测距原理脉冲相位法测距利用了电磁波在空间中传播的时间与其传播路径之间的关系。
当发射源向目标物体发出一个宽度很窄的脉冲信号时，该信号会经过空气等介质向目标物体传播，并被目标物体反射回来。
接收器接收到反射回来的信号后，可以通过计算信号往返的时间来确定目标物体与发射源之间的距离。
3.脉冲相位法测距误差脉冲相位法测距技术的精度受到多种因素的影响，主要包括以下几个(1)发射信号的宽度和形状(2)接收器的灵敏度和带宽(3)环境中介质的影响(4)目标物体表面反射特性(5)系统本身的噪声和干扰等。
三、脉冲相位法测距应用1.工业生产在工业生产中，脉冲相位法测距技术被广泛应用于定位、检测、控制等方面。
例如，在自动化生产线上，可以利用该技术对物料进行定位和检测；在机器人控制系统中，可以利用该技术对机器人运动轨迹进行精确定位。
2.军事防卫在军事防卫领域，脉冲相位法测距技术被广泛应用于雷达系统、导航系统等方面。
例如，在雷达系统中，可以利用该技术对敌方目标进行定位和跟踪；在导航系统中，可以利用该技术对飞行器进行精确定位3.医疗诊断在医疗诊断领域，脉冲相位法测距技术被应用于超声波成像系统中。
例如，在超声波成像系统中，可以利用该技术对人体内部组织进行成像和诊断。
四、脉冲相位法测距发展趋势随着科学技术的不断发展和进步，脉冲相位法测距技术也在不断完善和提高。
未来，该技术将会更加普及和应用于各个领域。
同时，随着新材料、新工艺、新装置的出现，脉冲相位法测距技术将会更加精确、稳定和可靠。
微波测距仪原理
微波测距仪原理引言微波测距仪是一种广泛应用于工业、军事和科学领域的测距设备。
它利用微波信号的传播时间来测量目标物体与测距仪之间的距离。
本文将介绍微波测距仪的原理及其应用。
一、微波传播原理微波是一种电磁波，其频率范围一般是1~300GHz。
微波在空间中传播的速度与光速相近，因此可以用于测距。
微波的传播路径通常是直线传播，且受到大气介质的影响较小，使其适用于远距离测量。
二、测距原理微波测距仪利用微波的传播时间来计算目标物体与测距仪之间的距离。
其工作过程可分为发射和接收两个阶段。
1. 发射阶段微波测距仪通过发射器产生一束微波信号，并将其发射到目标物体上。
发射的微波信号经过空间传播后，到达目标物体表面。
2. 接收阶段目标物体表面的微波信号被接收器接收并转化为电信号。
接收器通常具有高灵敏度和宽带宽，以确保准确接收微弱的回波信号。
3. 转换与处理接收到的电信号经过放大、滤波和模数转换等处理后，被传输到微波测距仪的控制系统。
控制系统通过计算接收到的信号的传播时间，即发射与接收之间的时间差，来确定目标物体与测距仪之间的距离。
三、应用领域微波测距仪广泛应用于工业、军事和科学领域，具有许多实际应用。
1. 工业应用微波测距仪可用于工业自动化中的物体定位和测量。
例如，在机器人控制中，微波测距仪可以帮助机器人感知周围环境，从而实现精确的定位和导航。
此外，微波测距仪还可以用于测量液位、距离和位置等参数，以实现工业过程的监测和控制。
2. 军事应用微波测距仪在军事领域有着广泛的应用。
它可以用于远程目标的测距和定位，如导弹制导、火炮射击等。
微波测距仪还可以用于无人机的自动避障和导航，提高作战效能。
3. 科学研究微波测距仪在科学研究中也发挥着重要作用。
例如，在天文学中，微波测距仪可用于测量天体之间的距离，探索宇宙的结构和演化。
此外，微波测距仪还可以用于地质勘探、大气科学等领域的研究。
结论微波测距仪利用微波信号的传播时间来测量目标物体与测距仪之间的距离。
测绘技术中的无线电测距原理与方法
测绘技术中的无线电测距原理与方法近年来，随着科技的发展和测绘技术的不断创新，无线电测距作为一种新型的测绘方法备受关注。
无线电测距技术主要基于电磁波的传播原理，通过测量电磁波的传输时间和速度，来确定目标物体与测距设备之间的距离。
本文将详细介绍无线电测距原理与方法，并探讨其在测绘领域中的应用。
一、无线电测距原理无线电测距技术主要依赖于电磁波在空间中的传播速度。
根据电磁波的特性，无线电测距可以分为两种主要的原理：时间差测距和多普勒测距。
1. 时间差测距时间差测距是通过测量电磁波从发射器到目标物体的传播时间来计算距离的一种方法。
在时间差测距中，通常会发送一束电磁波并记录下发射和接收之间的时间差。
由于电磁波在空间中传播的速度是已知的，通过测量时间差可以反推出目标物体与测距设备之间的距离。
这种方法在传输时间精确的情况下，可以实现较高的距离测量精度。
2. 多普勒测距多普勒测距则是利用物体运动引起的频率改变来进行测距的方法。
当物体靠近或远离测距设备时，电磁波的频率会发生变化，这是由于多普勒效应造成的。
根据频率的变化，可以计算出目标物体与测距设备之间的距离。
多普勒测距主要应用于对运动目标的测距，例如航空领域的飞机速度测量。
二、无线电测距方法无线电测距方法主要分为两种：主动测距和被动测距。
1. 主动测距主动测距是通过发送信号以测量目标物体与测距设备之间的距离。
主动测距通常采用雷达技术，即利用无线电波的特性发送脉冲信号并接收其反射信号。
通过测量脉冲信号的传播时间和接收到的反射信号的强度，可以计算出目标物体与测距设备之间的距离和方位。
主动测距广泛应用于航空、海洋等领域的远距离测距。
2. 被动测距被动测距则是通过接收已经存在的信号进行测距，而不需要发送信号。
被动测距的一个常见方法是利用全球导航卫星系统（GNSS）来定位和测距。
GNSS系统包括了GPS（全球定位系统）、GLONASS（格洛纳斯）等多个卫星系统。
通过接收卫星发出的信号，测距设备可以计算出接收器与卫星之间的距离，从而实现测距定位。
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▪ 长程、中程、短程
▪ 按载波源
▪ 光波、微波
▪ 按载波数
▪ 单载波、双载波、三载波
▪ 按反射目标
▪ 射目标、合作目标、有源反射器
电磁波测距仪的分类
▪ 电磁波测距仪精度
▪ 精度公式
▪ A：mD 固定误A 差 BD
▪ BD ：比例误差
B: p p m 1 06
m m 偶 2 然 m 系 2 统 A 2B2 D
光波测距仪的检验
▪ 仪器常数
▪ 仪器加常数 ▪ 仪器加常数 ▪ 通过电子路线补偿 ▪ 反光镜常数
▪ 乘常数
D 0D ' K iK rD ' K
D标D实 (1R)
光波测距仪的检验
▪ 仪器常数
▪ 六段解析法
D
n1 n2 n3 nd
n
D K (d 1 K ) (d 2 K ) (d n K )(d i K )
频率相近 频率差为测尺频率
测尺频率 15MHZ 1.5MHZ 150KHZ 15KHZ 1.5KHZ 测尺长度 10m 100m 1km 10km 100km
精度 1cm 10cm 1m 10m 100m
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
D c 1 2 f1 2
D c 2 2 f2 2
1
2
f1-f3=150KHZ f1-f4=15KHZ f1-f5=1.5KHZ
1km 10km 100km
1m 10m 100m
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
Mekometer ME5000
m D0 .2 m m 0 .2pp D m
干涉法测距的基本原理
略
光波测距仪的合作目标
▪ 反射器
▪ 激光、红外、微波测距仪的合作目标 ▪ 全反射棱镜：激光、红外测距仪 ▪ 有源反射器：微波测距仪
▪ 相位法
2
N2
N2 Dv2 t 1 2c 1 2c2 f 4 cf
D 4 c f2 N 2 c f N 2 2 N N
Du(NN) 测尺：多义性
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
uD N0 DuN
u增大，误差大
一组测尺： 精测尺保证精度 粗测尺保证测程
频率相差大 仪器不稳定
▪ 降低了信噪比 ▪ 解决方法
▪ 选择有利的观测时间 ▪ 日出后1小时和日落前1小时
电磁波在大气中的传播
▪ 电磁波的大气衰减
▪ 大气衰减的原因 ▪ 大气分子的吸收 ▪ 大气密度的变化及空中微粒的散射
▪ 强度衰减与大气折射率、传播距离及波长有关 ▪ 影响
▪ 电磁波的测程
▪ 空中悬浮颗粒会引起无法控制的的吸收
2
2
D c D c
2 f1 2 f2
相减
12 2
D c2f1f2
Dus(NsNs)
D2f1cf2122
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
间接测尺频率 相当于测尺频率 测尺长度 精度
f1=15MHZ
15MHZ
10m
1cm
f2=0.9f1
f1-f2=1.5MHZ 100m 10cm
f3=0.99f1 f4=0.999f1 f5=0.9999f1
e1
Δφ
φ1 φ
ek e2
光波测距仪的检验
▪ 周期误差
▪ 改正计算公式
D0 d d 123
d n-1 n
▪ 平V 台i法Asi n0 (i)
D0v0 D1z V1KAsin(01) D0v0dD2z V2KAsin(02)
D0v039dD40z V40KAsin(040)
1D1z
3
2
60
i1d(i1)23601(i1)
i 1
n
D di
K
i1
n 1
电磁波在大气中的传播
▪ 大气对电磁波测距的影响
▪ 速度变化，增加传播时间 ▪ 电磁波传播的波道弯曲，观测距离大于实际距离 ▪ 需要解决的问题
▪ 确定具体工作条件下的电磁波的实际传播速度 ▪ 电磁波波道的弯曲改正
电磁波在大气中的传播
▪ 电磁波在大气中传播时的现象
▪ 电磁波辐射能量的大气衰减，测程减少 ▪ 电磁波有关参数的随机变化
m D3m m 1ppD m
▪ Wild DIOR-3200
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
▪ 测量连续的调制信号在待测距离上往返传播产生 的相位变化间接测定传播时间
e1 emsint
e 2 e m sitn t2 D
t2D
t2D
Dv2 t 1 2c 1 2c2 f 4估
电光调制和光电转换
▪ 省略
电磁波测距仪的分类
▪ 按时间测量方式分类
▪ 电磁波作为载波和调制波进行距离测量
D 1 vt 2
脉冲式
相位式
t 2f
D 1 vt v 2 4f
直接测定脉冲信 号往返传播时间
测定测距信号往返的相位 滞后相位，转化为时间
电磁波测距仪的分类
电磁波在大气中的传播
▪ 电磁波的传播速度
▪ 电磁波速度
▪ 大气折射率c与大c0 气n实际介质性质的气体成分、温 度、压力、湿度及波长有关
▪ 纯单色波的相折n 射f率(,T,P,e)
群波的群折射率
n
c0 c
ng
n
dn
d
ng
c0 cg
电磁波在大气中的传播
▪ 电磁波的传播速度
▪ 电磁波速度 ▪ 对于无线电微波，对流层为非色散介质，群速度 与相速度一致 ▪ 对于光波，对流层为色散介质，两者不同 ▪ 光电测距仪采用调制波，需要采用群速
▪ 全反射棱镜(反光镜)
▪ 四面体的光学玻璃，三面互相垂直 ▪ 平行性：反射光线与入射光线平行
光波测距仪的合作目标
▪ 全反射棱镜(反光镜)
▪ 单棱镜、三棱镜、六棱镜、九棱镜
光波测距仪的检验
▪ 周期误差 ▪ 加常数
▪乘常数
光波测距仪的检验
▪ 周期误差
▪ 来源：仪器内部固定的串行信号 ▪ 周期误差的周期来源于精测尺的尺长 ▪ 周期为2π，等于精测尺的长度 ▪ 加大测距信号强度，可减小周期误差
2mm2ppm
脉冲法测距的基本原理
▪ 脉冲
▪ 直接测定器发射的脉冲信号往返于被测距离的传播 时间，而得到距离值
f1 T
脉冲法测距的基本原理
▪ 脉冲法的时间测定
光脉冲发生器
主脉冲
回波脉冲
计数系统
高频 电脉冲
优点：免棱镜 缺点：精度低，米级
脉冲法测距的基本原理
▪ 脉冲法的时间测定
▪ Wild DI-3000脉冲式测距仪
电磁波测距原理和其距离测量 方式
本章提要
4.1 电磁波测距的物理原理及分类 4.2 电磁波测距的基本原理和应用 4.3 光波测距仪的合作目标及检验 4.4 电磁波在大气中的传播 4.5 测距成果的归算 4.6 误差来源及精度估计 4.7 微波测距概要
本章提要
[知识点及学习要求] 1、电磁波在大气中的传播 2、测距成果的归算 3、误差来源及精度估计