光电测距

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对于采用直接测尺频率方式的测距仪，精测尺频率的确定，依
据测相精度，主要考虑仪器的测程和测量结果的准确衔接，还要使
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确定的测尺长度便于计算。
例如我国的HGC-1型及长征DCH-1型红外测距仪，确定精测 尺长=10m和粗测尺长=1000m的精测尺频率和粗测尺频率。
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二、相位式光电测距仪的工作原理
1 相位式光电测距仪的工作原理 2 3 4 5 6 7 8 9
10
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相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介
➢光源
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10
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。
6 7
• Ⅲ级——10mm< mD≦20mm。89103 /2 9
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➢相位式光电测距仪的基本公式
1 2
t t 2N
2f
t
1 f
(N
2
)
3 4
D 1 ct c (N / 2 ) L(N N )
2 2f
5
6
式中：L c / 2 f ——/ 2 测尺长度；
7
——整N 周数；
8
N ——/ 2不 足一周的尾数
9
10
➢N值测定原理
直接测尺频率方式：直接使用不同频率测尺的测量结果组合成待测
距离的方式，一般在仪器中设置2个或3个固定不变的测距频率。
间接测尺频率方式：用差频作为测尺频率进行测距的方式 。
4 /2 测尺频率的确定：一般将用于决定仪器测距精度的测尺频率称精测 9 尺频率；而将用于扩展测程的测尺频率称为粗测尺频率。
➢差频测相
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
➢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。
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三、测距误差来源及其影响
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相位测距的基本公式为：
测尺频率可依下式确定：
L1i
2
c 2 fi
fi
c 2L1i
7
8
例如
9
测量386.574m的距离，用精测尺测得6.574m，用粗测尺测
10
得386.5m,组合得386.574m。
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• 间接测尺频率的方式
•
直接测尺频率相差较大，测程越长，相差越悬殊，使电路
中放大器的增益和相对稳定性难于一致。远程测距采用一组数
D 1 2f
c0 n
N
2
测距误差的主要来源 ：
M
2 S
D2
mc0 c0
2
m f
f
2
mn n
2
4
2
m2
mK2
me2
h D
2
mh2
mR2
上式中的各项误差影响，就其方式来讲，有些是与距离成比例的。 这些误差称为“比例误差”；另一些误差影响与距离长短无关。称 其为“固定误差”。对于式中偶然性误差的影响，我们可以采取不 同条件下的多次观测来削弱其影响；而对系统性误差影响则不然， 但我们可以事先通过精确检定，缩小这类误差的数值，达到控制其 影响的目的。
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。 9 /2
9
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相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介
➢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。
1 2 3
值相近的测尺频率，利用其差频作为粗测频率，间接确定N值。 • 若用2个测尺频率f1和f2测量同一距离D,设所得整周数和不
足一周的尾数分别为N1、ΔN1、N2、 ΔN2，则有：
4
5 6
D
c 2 f1
N1
N1
c 2 f2
N 2
N 2
7 8
2 f1 c
D
N1
N1
9
10
2 f2 c
D
4
我 国 的 HGC-1 、 DCH-2 、 DCH-3 、 DCH-05 等 精 度 均 可 达
5 6
±(5mm+5× 10-6)。
7
➢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
8 9
仪，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。如我国的
10 JCY-2、DCS-1，精度可达±（lOmm+1 ×10-6）。
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1
知识点
2
3
(1)电磁波测距基本原理；
4 5
(2)相位式光电测距仪的工作原理 ；
6
(3)测距误差来源及其影响 ；
7
8
(4)观测结果的化算 ；
9
10
(5)电子全站仪 。
[习题]
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一、电磁波测距基本原理
1 光电测距仪按仪器测程分类：
2 3
➢短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm左右。如
N2
N 2
两式相减并移项后得
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D
c
2 f1
f2 N1
N2 N1
N2
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• 令（f1-f2)=f12,N1-N2=N12,ΔN1- ΔN2= ΔN12,则上式变为：
1 2 3
D
c 2 f12
( N12
N12 )
4
5
6
7
8
9
10
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➢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。如我 2 /2
9 国研制成功的JCY-3型等。
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光电测距仪按测距精度分
1
2 • 每公里测距中误差
3 4
• 分3级
5 • Ⅰ级——mD≦5mm, Ⅱ级——5mm< mD≦10mm,