第四章距离测量
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4、按载波数，测距仪分为 单载波 双载波 三载波
5、按反射目标，测距仪分为
漫反射目标 合作目标 有源反射器
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
还可按测距仪精度指标分，我国现行城市测量规范将 测距仪划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，即： Ⅰ级：mD≤5mm，Ⅱ级： 5mm ＜mD≤10mm， Ⅲ级： 10mm ＜ mD≤20mm
➢差频测相百度文库
目前相位式测距仪都采用差频测相，即就是使高频测距信号和高 频基准信号在进入比相前均与本振高频信号进行差频，成为测距和 基准低频信号。在比相时，由于低频信号的频率大幅度降低（如精 测尺频率为15MHz，混频后低频为4kHz时，降低了3750倍）， 周期相应扩大，即表象时间得到放大，这就大大地提高了测相精度。
➢调制器
采用砷化镓（GaAs）二极管发射红外光的红外测距仪，发射光 强直接由注入电流调制，发射一种红外调制光，称为直接调制，故 不再需要专门的调制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式测距 仪，必须采用一种调制器，其作用是将测距信号载在光波上，使发 射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。
➢棱镜反射器
则
t2D
/w
1
2f
(N 2
)
二、相位式光电测距仪的基本原理
D c (N / 2 ) u(N N )
2f
U c / 2 f / 2 ——测尺长度；
N ——整周数；
N / 2 ——不足一周的尾数。
相位式 光电测 距的基 本公式
控制LO测GO量
D c (N / 2 ) (N N )
➢自动数字测相
随着集成电路和数字技术的发展，为测距仪向自动化和数字化方 向发展提供了条件。目前许多中、短程测距仪几乎都采用自动数字 测相技术以及距离的数字显示。
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
2、基本公式
❖ 测定A、B两点的距离D，将相位式光电测距仪整置 于A点（称测站），反射器整置于另一点B（称镜 站）。测距仪发射出连续的调制光波，调制波通过 测线到达反射器，经反射后被仪器接收器接收（如 图4-2（b））。调制波在经过往返距离2D后，相位 延迟了 。我们将两点之间调制光的往程和返程展开 在一直线上，用波形示意图将发射波与接收波的相 位差表示出来，
mD=A+BD A：固定误差，单位mm。主要由仪器加常数的测定误差、对 中误差、测相误差引起。与测量距离无关。全站仪的固定误差 一般为1-5mm。 BD：比例误差。主要由仪器频率误差、大气折射误差引起。 其中B的单位“ppm”，全站仪该值由生产厂家提供，用来表征 比例误差中比例的大小，是个固定值，一般在1-5ppm之间；D 的单位是km，由用户实际测量的距离值确定。
在使用光电测距仪进行精密测距时，必须在测线的另一端安置 一个反射器，使发射的调制光经它反射后，被仪器接收器接收。
控制LO测GO量
➢光电转换器件
在光电测距仪中，接收器的信号为光信号。为了将此信号送到相 位器进行相位比较，必须把光信号变为电信号，对此要采用光电转 换器件来完成这项工作。用于测距仪的光电转换器件通常有光电二 极管，雪崩光电二极管和光电倍增管。
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
图4-1
控制LO测GO量
❖ 设调制波的调制频率为f，它的周期 T 1/ f，相应的调制波 长 cT c / f 。由上图可知，调制波往返于测线传播过程
所产生的总相位变化 中，包括N个整周变化 N 2 和不足
一周的相位尾数 ，即
N 2
❖ 根据相位 和时间 t2D 的关系式 wt2D，其中w 为角频率，
❖ 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。
❖ 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），能满足国家一、二等控制 网的边长测量。
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
3、按载波源，测距仪分为 光波 微波
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
1、基本原理 2、基本公式 3、N值的确定
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理 1、基本原理
控制LO测GO量
相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介
➢光源
相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs）二极管和氦-氖 （He-Ne）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中 远程测距仪中。
2f
2
c, f , 为已知值, ,N 为测定值。
❖这种测距方法同钢尺量距相类似，用一把长度为 / 2
的“尺子”来丈量距离，式中N为整尺段数，而 为不足一尺段的余长。则
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
2、按测程，测距仪分为
短程光电测距仪 中程光电测距仪 远程激光测距仪
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
❖ 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。
相位式测距仪：测定仪器发射的测距信号往返于被测距离的 滞后相位来间接推算信号的传播时间，从而求得所测距离的 一类测距仪。
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
思考：取v=3*108m/s,f=15MHZ，当要求测距 误差小于1cm时，脉冲法测距的计时精度、相 位法测距时的测定相位角的精度应达到多少？
控制测量学
控制LO测GO量
电磁波测距仪
控制LO测GO量
了解测距仪工作原理及 其分类；
掌握距离测量的精度要 求。
主要内容
一、测距仪的分类 二、相位式测距仪的基本原理 三、测距仪测距的规范要求及注意事项 四、测距成果的归算
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
电磁波测距仪是利用电磁波作为载波和调制波进行长 度测量的一门技术。其出发公式是
D=（1/2)vt
c 式中 电磁波在大气中的传播速度
t 电磁波在测线上的往返 传播时间 图4-1
D 待测距离
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
1、按测定t的方法，测距仪分为
脉冲式测距仪 相位式测距仪
脉冲式测距仪：直接测定仪器发出的脉冲信号往返于被测距离 的传播时间，进而求得距离值的一类测距仪。
5、按反射目标，测距仪分为
漫反射目标 合作目标 有源反射器
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
还可按测距仪精度指标分，我国现行城市测量规范将 测距仪划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，即： Ⅰ级：mD≤5mm，Ⅱ级： 5mm ＜mD≤10mm， Ⅲ级： 10mm ＜ mD≤20mm
➢差频测相百度文库
目前相位式测距仪都采用差频测相，即就是使高频测距信号和高 频基准信号在进入比相前均与本振高频信号进行差频，成为测距和 基准低频信号。在比相时，由于低频信号的频率大幅度降低（如精 测尺频率为15MHz，混频后低频为4kHz时，降低了3750倍）， 周期相应扩大，即表象时间得到放大，这就大大地提高了测相精度。
➢调制器
采用砷化镓（GaAs）二极管发射红外光的红外测距仪，发射光 强直接由注入电流调制，发射一种红外调制光，称为直接调制，故 不再需要专门的调制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式测距 仪，必须采用一种调制器，其作用是将测距信号载在光波上，使发 射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。
➢棱镜反射器
则
t2D
/w
1
2f
(N 2
)
二、相位式光电测距仪的基本原理
D c (N / 2 ) u(N N )
2f
U c / 2 f / 2 ——测尺长度；
N ——整周数；
N / 2 ——不足一周的尾数。
相位式 光电测 距的基 本公式
控制LO测GO量
D c (N / 2 ) (N N )
➢自动数字测相
随着集成电路和数字技术的发展，为测距仪向自动化和数字化方 向发展提供了条件。目前许多中、短程测距仪几乎都采用自动数字 测相技术以及距离的数字显示。
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
2、基本公式
❖ 测定A、B两点的距离D，将相位式光电测距仪整置 于A点（称测站），反射器整置于另一点B（称镜 站）。测距仪发射出连续的调制光波，调制波通过 测线到达反射器，经反射后被仪器接收器接收（如 图4-2（b））。调制波在经过往返距离2D后，相位 延迟了 。我们将两点之间调制光的往程和返程展开 在一直线上，用波形示意图将发射波与接收波的相 位差表示出来，
mD=A+BD A：固定误差，单位mm。主要由仪器加常数的测定误差、对 中误差、测相误差引起。与测量距离无关。全站仪的固定误差 一般为1-5mm。 BD：比例误差。主要由仪器频率误差、大气折射误差引起。 其中B的单位“ppm”，全站仪该值由生产厂家提供，用来表征 比例误差中比例的大小，是个固定值，一般在1-5ppm之间；D 的单位是km，由用户实际测量的距离值确定。
在使用光电测距仪进行精密测距时，必须在测线的另一端安置 一个反射器，使发射的调制光经它反射后，被仪器接收器接收。
控制LO测GO量
➢光电转换器件
在光电测距仪中，接收器的信号为光信号。为了将此信号送到相 位器进行相位比较，必须把光信号变为电信号，对此要采用光电转 换器件来完成这项工作。用于测距仪的光电转换器件通常有光电二 极管，雪崩光电二极管和光电倍增管。
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
图4-1
控制LO测GO量
❖ 设调制波的调制频率为f，它的周期 T 1/ f，相应的调制波 长 cT c / f 。由上图可知，调制波往返于测线传播过程
所产生的总相位变化 中，包括N个整周变化 N 2 和不足
一周的相位尾数 ，即
N 2
❖ 根据相位 和时间 t2D 的关系式 wt2D，其中w 为角频率，
❖ 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。
❖ 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），能满足国家一、二等控制 网的边长测量。
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
3、按载波源，测距仪分为 光波 微波
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
1、基本原理 2、基本公式 3、N值的确定
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理 1、基本原理
控制LO测GO量
相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介
➢光源
相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs）二极管和氦-氖 （He-Ne）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中 远程测距仪中。
2f
2
c, f , 为已知值, ,N 为测定值。
❖这种测距方法同钢尺量距相类似，用一把长度为 / 2
的“尺子”来丈量距离，式中N为整尺段数，而 为不足一尺段的余长。则
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
2、按测程，测距仪分为
短程光电测距仪 中程光电测距仪 远程激光测距仪
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
❖ 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。
相位式测距仪：测定仪器发射的测距信号往返于被测距离的 滞后相位来间接推算信号的传播时间，从而求得所测距离的 一类测距仪。
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
思考：取v=3*108m/s,f=15MHZ，当要求测距 误差小于1cm时，脉冲法测距的计时精度、相 位法测距时的测定相位角的精度应达到多少？
控制测量学
控制LO测GO量
电磁波测距仪
控制LO测GO量
了解测距仪工作原理及 其分类；
掌握距离测量的精度要 求。
主要内容
一、测距仪的分类 二、相位式测距仪的基本原理 三、测距仪测距的规范要求及注意事项 四、测距成果的归算
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
电磁波测距仪是利用电磁波作为载波和调制波进行长 度测量的一门技术。其出发公式是
D=（1/2)vt
c 式中 电磁波在大气中的传播速度
t 电磁波在测线上的往返 传播时间 图4-1
D 待测距离
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
1、按测定t的方法，测距仪分为
脉冲式测距仪 相位式测距仪
脉冲式测距仪：直接测定仪器发出的脉冲信号往返于被测距离 的传播时间，进而求得距离值的一类测距仪。