第4章光电测距

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1、 建立高精度平面控制网和进行电磁波测距三角高程时，需要进行建立高精度平面控制网和进行电磁波测距三角高程时，需要进行精密距离测量。当前，主要采用电磁波测距仪进行距离测量。本章主精密距离测量。当前，主要采用电磁波测距仪进行距离测量。本章主要讨论中、短程红外光电测距仪的基本原理；电磁波测距仪的误差来要讨论中、短程红外光电测距仪的基本原理；电磁波测距仪的误差来源极其影响；地面距离观测值如何归算到椭球面上。目的是解决平面源极其影响；地面距离观测值如何归算到椭球面上。目的是解决平面控制网的水平距离观测问题和电磁波测距三角高程测量的斜距观测问控制网的水平距离观测问题和电磁波测距三角高程测量的斜距观测问题。题

2、。 习题习题 光电测距仪按仪器测程分类：光电测距仪按仪器测程分类：短程光电测距仪：测程在短程光电测距仪：测程在3km3km以内，测距精度一般在以内，测距精度一般在lcmlcm左右。如我左右。如我国的国的HGC-1HGC-1、DCH-2DCH-2、DCH3DCH3、DCH-05DCH-05等精度均可达等精度均可达(5mm+5(5mm+5 10 10-6-6) )。中程光电测距仪：测程在中程光电测距仪：测程在3 315km15km左右的仪器称为中程光电测距仪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。如我国的，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。如我国的JCY

3、-2JCY-2、DCS-1DCS-1，精度可达，精度可达（lOmm+1 lOmm+1 1010-6-6）。）。 远程激光测距仪：测程在远程激光测距仪：测程在15km15km以上的光电测距仪，精度一般可达以上的光电测距仪，精度一般可达(5mm+1(5mm+11010-6-6），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如我国），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如我国研制成功的研制成功的JCY-3JCY-3型等。型等。 按载波波源分：按载波波源分： 光波光波激光、红外激光、红外 微波微波微波测距仪微波测距仪 按载波数分：按载波数分：单载波单载波可见光；红外光；微波可见光；红外光；微波双载波双载波可见

4、光、可见光；可见光、红外光可见光、可见光；可见光、红外光 三载波三载波可见光、可见光、微波；可见光、可见光、微波； 按反射目标分：按反射目标分： 漫反射目标漫反射目标 合作目标合作目标 有源反射器有源反射器 按精度指标分：按精度指标分：I I级级 IIII级级 IIIIII级级 m mD D 5mm 10mm 20mm 5mm 10mm 20mm相位式光电测距仪的基本公式相位式光电测距仪的基本公式)()2/(2NNLNfcD式中： 测尺长度； 整周数； 不足一周的尾数 2/2/fcLN2/N测尺频率的选择测尺频率的选择直接测尺频率方式：直接使用各测尺频率的测量结果组合成待测距直接测尺频率方式：

5、直接使用各测尺频率的测量结果组合成待测距离的方式，。离的方式，。 间接测尺频率方式：间接测尺频率方式：用差频作为测尺频率进行测距的方式用差频作为测尺频率进行测距的方式 。测尺频率的确定：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一般将用于决定仪器测距精度的测尺频率称精测尺频率；而将用于扩展测程的测尺频率称为粗测尺频率。尺频率；而将用于扩展测程的测尺频率称为粗测尺频率。 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，还要使据测相精度，主要考虑仪器的测程和测量结果的准确

6、衔接，还要使确定的测尺长度便于计算。确定的测尺长度便于计算。 例如我国的例如我国的HGC-1HGC-1型及长征型及长征DCH-1DCH-1型红外测距仪，确定精测尺长型红外测距仪，确定精测尺长=10m=10m和粗测尺长和粗测尺长=1000m=1000m的精测尺频率和粗测尺频率。的精测尺频率和粗测尺频率。测尺频率可依下式确定：测尺频率可依下式确定： iiinLcLcf2201式中式中: : 光波在大气中的传播速度；光波在大气中的传播速度； 大气折射率；大气折射率； 光波在真空中的传播速度；光波在真空中的传播速度； 调制频率（测尺频率）。调制频率（测尺频率）。 cn0cif返回本章目录相位式光电测距

7、仪的工作原理相位式光电测距仪的工作原理相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介 光源光源 相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAsGaAs）二极管和氦）二极管和氦- -氖氖（He-NeHe-Ne）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中）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。远程测距仪中。调制器调制器 采用砷化镓（采用砷化镓（GaAsGaAs）二极管发射红外光的红外测距仪，发射光）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，故强直接由注入电

8、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。射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。棱镜反射器棱镜反射器 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。一个反射器，使发射的调制光经它反射后，被仪

9、器接收器接收。 相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介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。二极管，雪崩光电二极管和光电倍增管。 差频测相差频测相 目前相位式测距仪都采用差频测相，即就是使高频

10、测距信号和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（如精测尺频率为精测尺频率为15MHz15MHz，混频后低频为，混频后低频为4kHz4kHz时，降低了时，降低了37503750倍），周倍），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。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。自动数字测相自动数字测相 随着集成电路和数字技术

11、的发展，为测距仪向自动化和数字化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。字测相技术以及距离的数字显示。返回本章目录测距误差的主要来源测距误差的主要来源 ：222222202240lKnfcSmmmnmfmcmDM 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。这些误差称为的。这些误差称为“比例误差比例误差”；另一些误差影响与距离长短无关。；另一些误差影响与距离长短无关。称