测距仪分类及工作原理

简介

测距仪是一种测量长度或者距离的工具，同时可以和测角设备或模块结合测量出角度，面积

等参数。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、、显示装置(可内置)、电池等

部分组成。

激光测距仪也可以发射多次激光脉冲，通过多普勒效应来确定物体是在远离还是在接近光源。分类

常见的测距仪从量程上可以分为短程、中程和高程测距仪;

从测距仪采用的调制对象上可以分为:光电测距仪、声波测距仪。

光电距仪

光电测距仪按照测距方法，又分为相位法测距仪和脉冲测距仪两种。

脉冲测距仪是利用向目标物体发射一束光，测定目标物将光反射回来的时间，从而计算出仪

器与目标物的距离，由于激光具有良好的方向性、单一的波长，所以是光电测距仪一般使用

激光作为调制对象，所以脉冲式测距仪又被俗称为激光测距仪。

利用脉冲法测距的激光测距仪可以达到较宽的测距量程，可以用于室内和室外测量，其典型

的测距范围为3.5米到2000米，高量程的激光测距仪可以达到5000米，军事用途的激光测

距机可以到达更远的测程。由于具有了测量远距离测量目标的能力，为了将测距目标直观的

被使用者观察到，所以激光测距仪一般具有望远系统，又被称之为激光测距仪望远镜，右图

为三筒的激光测距望远镜的典型图。

激光测距仪的精度主要取决于仪器计算激光发出到接收之间时间的计算准确度，根据所采用

的技术和应用场合激光测距仪可以分为精度是1米左右的常规激光测距仪(主要用于户外运动，狩猎等)和用于测绘、土地丈量、建筑、工程应用、军事等对精度要求较高场合的高精度型激

光测距仪。

相位法测距仪是将激光的相位进行调制，通过测量反射回来的激光的相位差来获得距离的测

距仪。由于需要对反射回来的激光相位进行检相，所以要求接收信号需要具有较强的强度，

考虑到人眼的安全性，所以不能采用脉冲式激光测距仪一样的望远系统，且量程较小，测距

的典型量程是0.5mm到150米，一般相位法激光测距仪采用635纳米的(视觉为红色)激光作

为调试对象，又被俗称红外测距仪，但其实激光的定义并不是以颜色来定义，而采用635纳

米的激光测距仪如果对人眼直接照射，会造成不可逆的伤害，请读者正确使用和防护。

声波距仪

声波测距是利用声波的反射特性而进行测量的一种仪器，一般采用超声波作为调制对象，即

超声波测距仪。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。

由于超声波的在空气中传播的速度受到温度，湿度，气压等影响较大，所以测量误差较大，

且由于超声波波长较长，导致传播距离较短，所以一般的超声波测距仪测量距离比较短，测

量精度比较低。但利用超声波成扇面传播的特点，其探测范围较光电测距仪大，在实际工程

中被广泛的应用于安全防护，线缆高度测量，障碍物检测等领域。

品牌

1. 激光距仪品牌主要有:

目前市面上的测距仪90%以上都是激光测距仪:

瑞士Leica DISTO测距仪

日本NIKON测距仪

艾普瑞Apresys

美国Onick测距仪

法国阿克泰克Agatec

美国激光技术公司

图雅得Truetype测距仪

德国BOSCH测距仪

德国ORPHA测距仪

加拿大NEWCON测距仪

HILTI 测距仪

奥卡OPTI-LOGIC测距仪

2.超声波距仪品牌主要有:

超声波测距仪，由于技术的特点，适用场合少，目前品牌比较少，主要是国产品牌:

希玛

香港CEM测距仪

Ultrasonic测距仪

测距仪原理

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。

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，如图所示。

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、房屋建筑

面积测量中最新型的长度计量标准器具。现应用最多的是leica公司生产的DISTO系列手持

式激光测距仪和图雅得Trueyard 等。

测距仪特点

◆远距离测量，在无反光板和反射率低的情况下能测量较远的距离;

◆有同步输入端，可多个传感器同步测量;

◆测量范围广，响应时间短;

◆外形设计紧凑，易于安装，便于操作;

◆可测量各种物体距离(不需反射镜); ◆增加滤光镜可测高温被测体;

◆可见光容易对准被测体;

◆LDM42响应速度高达50Hz;

◆最高测量精度3mm，分辨率0.1mm;

◆输出:串行口RS232/RS422 模拟输出4~20mA 模拟口和开关值可软件设置;

◆LDM43带Profibus DP和SSI总线接口，容易融入工业现场总线;

◆有外同步输入;

应用领域

激光测距仪已经被广泛应用于以下领域:电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等。

使用知识

为什么激光测距仪还有所谓"安全"和"不安全"的区别?

顾名思义，激光测距仪是利用激光做为载波而实现测距功能的测量工具。目前，市场上的手

持式激光测距仪的采用的激光主要有以下几种:工作波长为905纳米和1540纳米的，工作波

长为1064纳米的YAG激光。1064纳米的波长对人体皮肤和眼睛是有害的，特别是如果眼睛

不小心接触到了1064纳米波长的激光，对眼睛的伤害可能将是永久性的。所以，在国外，手