6-3激光在精密测量中的应用-激光测距

,上一页,回首页,下一页,回末页,回目录,第六章 激光在精密测量中的应用,6.3 激光测距,6.3.1 激光脉冲测距,1.,激光脉冲测距原理,原理:通过发射激光脉冲控制计时器开门，接收返回的激光脉冲控制计时器关门，测量出激光光束在待测距离上往返传播的时间完成测距的。其计算公式为：,2.,激光脉冲测距仪的结构,测距仪的简化结构如图(6-18)所示。,图6-18 激光脉冲测距仪的简化结构,3.,激光脉冲测距仪对光脉冲的要求,光脉冲应具有足够的强度。,光脉冲的方向性要好。,光脉冲的单色性要好。,光脉冲的宽度要窄。,4.,激光巨脉冲的产生,图6-19 脉冲计数原理方框图,5.,距离显示,脉冲测距中脉冲在测程上往返时间极短，所以通常是用记录高频振荡的晶体的振动次数来进行计时。图（6-19）就是这种设备的方框图。,6.3.2 激光相位测距,1.,激光相位测距原理,原理:测定连续的调制激光在待测距离,d,上往返的相位差,q,来间接测量传播时间的。图（6-20）所示激光相位测距仪的光路。,图6-20 激光测距仪原理方框图,6.3.2 激光相位测距,1.,激光相位测距原理,光波每传播波长,的一段距离，位相就变化2,。所以距离,d、,光波往返位相差,和光波波长,之间的关系为：,当距离d大于测尺长L,s,时，仅用一把光波测尺是无法测定距离的。但是，当d小于L,s,时，,2.,分散的直接测尺频率和集中的间接测尺频率,一定的测尺长度,L,s,，,相应于一定的测尺频率,s,，,它们之间的关系是:,分散的直接测尺频率方式选定的测尺频率,s,是直接和测尺长度,L,s,是相对应的。例如选用两把测尺,L,sb,10m、,L,sl,1000m，,则相应选用的测尺频率为,6.3.2 激光相位测距,1.,激光相位测距原理,直接测尺频率,测尺长度L,s,精度,15MHz,10m,1cm,1.5MHz,100m,10cm,150KHz,1km,1m,15KHz,10km,10m,1.5KHz,100km,100m,6.3.2 激光相位测距,2.,分散的直接测尺频率和集中的间接测尺频率,集中的间接测尺频率方式是采用一组数值接近的调制频率，间接获得各个测尺的一种方法。假定我们用两个频率为,s1,和,s2,的光波分别测量同一距离,d，,则有：,由上面两式可得：,令：,则有：,上式中L,s,可以认定一个新的测尺长度，其相应的测尺频率为:,上式中的,正是用,s1,和,s2,的差额,s,s1, ,s2,的光波测量距离d时所得到的位相尾数，由上式知,正好等于用频率为,s1,和,s2,的光波测量d时得到的位相尾数之差,1, ,2,。,6.3.2 激光相位测距,3.,相位差的测量,差频测相原理如图（,6-20,）所示中的电路部分。设主控振荡电信号（图中的“主振”）为,该信号发射到外光路经过一定距离的传播后相位变化了 ，该信号被光电接收放大后变为,设本地振荡信号（图中的“本振”）为,输送到参考混频器与 和 混频，在混频器的输出端分别得到差频参考信号和测距信号分别为：,经过差频后的低频信号输入相位差计进行比较就可以检测出相位差。,