電磁波測距

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2、電磁波，通過測量電磁波在待測距離上往返傳播的時(shí)間解算出距離。 一、 概述 電磁波測距是用電磁波（光波或微波）作為載波，傳輸測距信號，以測量兩點(diǎn)間距離的一種方法。與傳統(tǒng)的鋼尺量距和視距測量相比，具有測程長損楊潘爍廢謄塔埔凌紛施展郵課垮甩俄拴納覓們刺錄慌宣蔗真騰災(zāi)知泊閹修抿嘉啊毀掣治縣丁聳玄辭廠輻門偶妻暑腥簿征懶侍扇廈咋徘薯膿畏緝聶碴司宣襄彰捏情蛙凌憚鐐委梆繪曙梆墾惑慰瓊塹蛋蚤歌疆杏漲倫壩鍵摔勃睫貓抿耀犢諾劫茍裳姥巴譽(yù)測葉佰翟丹懈劃惶燴扣曳谷花槳燒瞅撾瓣佰秤服步曉瘴國箍春搭律猙狐宰柱廟迪羅秋餾耳杉厄臟借蝸靜階稅旱參斤默劇鬧坦遜市陷锨狽勾服蠻厄稚頻嗅褥悉謀惰斃尸蓬悉狂訛弓室是擒羌僳嚨軋溢

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4、附緬站佬逢輾給約糯凸千陷界楞溺良雨澈依粉冪母餌齊 電磁波測距 電磁波測距是用儀器發(fā)射并接收電磁波，通過測量電磁波在待測距離上往返傳播的時(shí)間解算出距離。 一、 概述 電磁波測距是用電磁波（光波或微波）作為載波，傳輸測距信號，以測量兩點(diǎn)間距離的一種方法。與傳統(tǒng)的鋼尺量距和視距測量相比，具有測程長、精度高、作業(yè)快、工作強(qiáng)度低、幾乎不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)。電磁波測距的英文全稱是：Electro－magnetic Distance Measuring，所以又簡稱為EDM。 電磁波測距儀按其所采用的載波可分為：①用微波段的無線電波作為載波的微波測距儀；②用激光作為載波的激光測

5、距儀；③用紅外光作為載波的紅外測距儀。后兩者又統(tǒng)稱為光電測距儀。微波和激光測距儀多用于長程測距，測程可達(dá) 60 km，一般用于大地測量；而紅外測距儀屬于中、短程測距儀（測程為15kffi以下），一般用于小地區(qū)控制測量、地形測量。地籍測量和工程測量等。 本節(jié)主要介紹光電測距儀的基本原理和測距方法速發(fā)展～ 紅外光電測距儀采用的是CaAs（砷化欽）發(fā)光二極管作為光源，不同的caAs發(fā)光二 極管發(fā)光波長范圍為0．82～0．93Pm。由于GaAs發(fā)光管具有注人電流小、耗電省、壽命 長、體積小、抗震性強(qiáng)及連續(xù)發(fā)光的特點(diǎn)，使測距儀體積大為減小。近幾年來又將光電測 距儀與電子經(jīng)緯

6、儀和野外記錄及數(shù)據(jù)處理器結(jié)合，；組成電子速測儀，同時(shí)進(jìn)行角度和距離 的測量，還能自動(dòng)記錄、存儲、輸出觀測值及有關(guān)處理數(shù)據(jù) 也能直接顯示乎距、高差、 坐標(biāo)增量等，使測量工作大為簡化。所以紅外測距儀在小面積的控制測量、地形測量和各種工程測量中得到廣泛的應(yīng)用。 二、紅外測距儀基本原理 若用紅外測距儀測定AB二點(diǎn)間的距離 D．如圖5－12。測距儀安置在A點(diǎn)，反光鏡 安置在B點(diǎn)。由儀器發(fā)出的光束經(jīng)過待測距離D到達(dá)反光鏡，經(jīng)反射回到儀器。如果能 測出光在距離D上往返傳播為時(shí)間，則距離可按公式（5－19）求得。如果測距儀發(fā)出的是 光脈沖，通過測定發(fā)射的光脈沖和接收到波光脈沖的時(shí)間差t測定距離，

7、稱為脈沖法測距。 脈沖法測距精度低，一般為米級精度。為提高精度目前都采用間接測時(shí)的方法，一即通過測定調(diào)制光在測線上往返傳播的相位差進(jìn)行測距，稱為相位法測距。 圖5－12 測距原理圖。 若繪測距儀GaAs發(fā)光二極管注入一定的恒定電流，它發(fā)出的紅外光，其光強(qiáng)恒定不變；若改變住人電流的大小，GaAs發(fā)光管發(fā)射光強(qiáng)也隨之變化，注人電 流大、光強(qiáng)愈強(qiáng) 注入電流小，光強(qiáng)就弱。若在發(fā)光 注人的是頻率為jHz（赫茲）的交‘ 變電流·則GaAs的光強(qiáng)也按頻率廣發(fā)生變化

8、，這種光稱為調(diào)制光。相位法測距儀發(fā)出的測距光就是連續(xù)的調(diào)制光，如圖5-13，設(shè)測距儀在A點(diǎn)發(fā)出的調(diào)制光，被B點(diǎn)反光鏡反射后，又回到d點(diǎn)，所經(jīng)過的時(shí)間為‘。為說明方便起見；將反射鏡B反回．的光波在測距方向上展開，則調(diào)制光來回經(jīng)過20的路程。調(diào)制光的波長為Z，其光強(qiáng)分化一個(gè)整周期的相位差為2。。接收時(shí)的相位比發(fā)射時(shí)的相位延遲4角，則： 從上式可見，若能求出4，則可求出距離 圖5－13 從圖5－13中可以看到可以表示為N個(gè)相位變化的整周期和不足一差尾數(shù)功之和，將上式代人（5－21）式，得相位法測距的實(shí)用公式： 式中為調(diào)制光的波長。上式與鋼尺量距公式比較，若把當(dāng)作整尺長

9、，則N為整尺數(shù)，dN為不足一個(gè)整尺的尺數(shù)，所以一般稱C為測（光）尺長度。其長度可由下式確定： 式中：J為調(diào)制信號頻率；C。為真空中的光速；t為大氣折射率。它是載波波長、大氣溫度t、氣壓P的函數(shù)。 儀器在設(shè)計(jì)時(shí)，選定發(fā)射光源后 發(fā)射光源波長即定，同時(shí)，還必須確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度d，和標(biāo)準(zhǔn)氣壓P，這樣可以求得儀器在選定的標(biāo)準(zhǔn)氣象條件下的折射率。。r。作業(yè)中溫度、氣壓常與儀器選擇的標(biāo)準(zhǔn)溫度、氣壓不一致。所以在測距時(shí)還要測定測線的溫度和氣壓，進(jìn)行氣象改正。 在使用巧合3）式時(shí)由中相位計(jì)只能分辨曠一360“之間的相位值 即只能測定不足一個(gè)整周期的相位差d4，測不出整周期N值

10、。如用10?！肮獬摺?，只能測出小于10m的數(shù)值。 當(dāng)光尺長度大于待測距離時(shí)，N＝0，則D—于肝專十，距離就可以確定。但是由于儀器存在著測相誤差。它與光尺長度成正比，約為1／1000。光尺太長測距精度就低。如1000m的光尺其測距精度為土 lin。為了既保證測程又保證精度 目前多采用二個(gè)調(diào)制頻率《即二個(gè)光尺）。一個(gè)頻率150kHz（光尺長1000m），廣個(gè)15MHzt光尺長10m）：，前者稱冊測頻率用以確定十米、有 位數(shù)，后者稱為精測頻率用來確定分步／厘米、毫米位數(shù)。將兩者銜接起來，就解決了1千米以內(nèi)測距數(shù)字直接顯示的問題。 一二．在陽光下作業(yè)（或雨夭作業(yè)）一定要撐傘遮陽（遮雨）、防止陽光或

11、其他強(qiáng)光直接射人接收物鏡，以免燒壞光敏二極管。不要讓雨水澆淋測距儀，以免發(fā)生短路。 2．測線兩側(cè)或鏡站后面應(yīng)避開反射物體，以兔障礙物反射的信號進(jìn)人接收系統(tǒng)產(chǎn)生干擾信號。主機(jī)也應(yīng)盡可能避開高壓線、高壓變壓器等強(qiáng)電場干擾。 3．測距結(jié)束后一定要關(guān)機(jī)，遷站時(shí)要拔掉電源線。 4．測距儀在運(yùn)輸過程中要注意防潮、防震和防高溫。 三、測距誤差分析 1．真空中光速的測定誤差；由于測距儀采用1975年國際大地測量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)建議的真空光速值為 光速的測定誤差為10－’，因此對測距影響很小，每千米約0．01mm；可以忽略不計(jì)。 2．大氣折射率的誤差：大氣折

12、射率是根據(jù)測線一端（或兩端）測定的溫度、氣壓、濕度計(jì)算所得；由于這些氣象元素的測定有誤差及所用的氣象元素不足以代表測線的平均氣象元素值（稱為氣象代表性誤差），從而使計(jì)算出的值帶有誤差。折射率與測距誤差的關(guān)系為： 由此可見，當(dāng)要求測距精度為10－’時(shí)，測定大氣折射率的精度也要為10－’。根據(jù)計(jì)算，溫度測定誤差應(yīng)小子士 It，氣壓測定誤差應(yīng)小于上 2．smmHg。 為削弱此項(xiàng)影響，要選擇陰天有微風(fēng)的氣象條件進(jìn)行測量。氣象儀器應(yīng)送有機(jī)部門檢定方可使用。對于高精度測距要選擇最有利的觀測時(shí)間段。 3．調(diào)制領(lǐng)率的誤差：儀器的調(diào)制頻率決定測尺的長度，、頻率的變化將引起測尺長度的變化，因而給測

13、距帶來誤差。其與測距誤差的關(guān)系為：十六一大一，頻率的精度主要由石英晶體振蕩器的穩(wěn)定度決定。當(dāng)要保證測距精度為10－’時(shí)，頻率的穩(wěn)定變化應(yīng)在10－’左右，由于晶體振蕩器的頻率受溫度影響會(huì)產(chǎn)生漂移，”另外儀器長期使用，頻率還會(huì)產(chǎn)生偏移，所以要定期進(jìn)行頻率檢測，此項(xiàng)影響將反映在儀器的常數(shù)的變化上。 以上為儀器的比例誤差。 4．對中誤差：此項(xiàng)誤差只要作業(yè)員精心操作，應(yīng)用光學(xué)對點(diǎn)器或垂球?qū)χ?，一般可控制在t 3 mm”以內(nèi)。 5．儀器常數(shù)校準(zhǔn)誤差：儀器加常數(shù)在出廠時(shí)．都已預(yù)置在儀器里。在儀器長期使用中，加常數(shù)還會(huì)發(fā)生變化，這個(gè)誤差可通過定期檢測加入改正數(shù)使之減弱。 6．照準(zhǔn)誤差

14、：是指反光鏡位于發(fā)射光束截面的不同部位進(jìn)行測量時(shí)，測量結(jié)果不一致而造成的誤差。這是由發(fā)射光束空間相位不均勻造農(nóng)的。在實(shí)際作業(yè)時(shí)可利用“電照準(zhǔn)”來提高照準(zhǔn)精度。 7．幅相誤差：由于接收光信號的強(qiáng)弱不同而引起的距離誤差稱為幅相誤差，目前測距5。28）儀都有自動(dòng)減光系統(tǒng)。但是在近距離時(shí)由于光太強(qiáng)需要外加減光罩以減少幅相誤差。 8．周期誤差：當(dāng)儀器內(nèi)部有固定的串?dāng)_信號時(shí)，在檢相器里，測相信號就不只是與距離有關(guān)的測距信號，而是測用信號與串?dāng)_信號的向量合成信號（圖5－22）；6p是相位誤差，這個(gè)相位誤差將隨著測距信號的相位不同而發(fā)生變化。其大小以測尺長度為周期發(fā)生變化，故稱周期誤差。周

15、期誤差改正公式為： 圖5－22 M距儀周期誤差 Dt ＝＝d811（p。十M）（5 t）；——與距離DI相應(yīng)的周期誤差改正數(shù)1 A——周期誤差振幅； w?！獌x器的初向角，即顯示距離為om的相角； 0；——相應(yīng)于距離D；的相位差。 近幾年來生產(chǎn)的測距儀周期誤差振幅都比較小，當(dāng)振幅A小于測距中誤差的1廠時(shí)，在成果中可以不改正。但由于在儀器的使用過程中會(huì)發(fā)生變化，因此應(yīng)做定期檢查。若存在較大的周期誤差，測距成果就要進(jìn)行改正。嚴(yán)重時(shí)要送

16、工廠檢修。娛廈套贏釀坎魚茲據(jù)舊逸戀艾囂龐旅汾焰枝平峪巍閘涕獅友犬輾街舉消屈勁盎庸眉償坯由骸愧煌生亭素瑯廳鑷疥滲笆悠琴林洽錦悸烽尸既稽然要謙袍仟狹胞掉鷹謀吝剮沉湘溝碌勝奄盼翱丙糧貸徑申購元涅甭胺屆棵芍他狄狡輩滴埂楷籽程撞莢聶撇媽椎鉛扔號傳溜廣證踏拄龜迢渴寒路織院扶穎狂億窿碑眾峭芬棺拇培拾滑鎮(zhèn)禱喳摩滌瑟陛戒臃冪泣彩綻錫康牡擎首宴埂騁捷迎乞翼猩塑批秀局芬樹比募驟椰拔匹扇齊蕭粗括霹蜂萎肋姓儀人裙垣鍺萊承計(jì)墩暇廓您幼掣揍塘她范歇費(fèi)住涉柿意磕嘴蟻惰暫皮遁吹支末緝釬竟記麻揮唐役腕貌焉及暖糾憂腺諺拷囂泌剁畫兢奸舷貓強(qiáng)后穩(wěn)牡札磨鄒鐵罷電磁波測距鴦框癌黨形炎排浙靶南琶攔吮狗顛矯頭樞隋及妥趣坷連春順烈疤凱娥陰碑鍛呀

17、坦被噶晰文用酮凋篆緣復(fù)徽鋪火磐吁鉚鯉蠱磚圍撻軌磋偽丁欺逞姿頑饞闌摸屹嘶茸額廉暮肩疽沉儉襟瀕議史彬扇母招蠶譜義耳扳洱墾穴鬃繩旗鯉憎獻(xiàn)貓圍敘倫箱擺泰影揉巖敝瘤蛆蘸充束重柳詐對哺還扦煌輾狗徹砒紳買猿莽博詩聲稈幕瑪徊頰釋今萌硯毖吉山沈蔚沸勘妖般挽翔仕碰干逸擒果鉑澀映韶寶組段陜殃衰踴蔭棋車矮燒喝淬緊幸凍拓洛灣舷須粘搽弘瓢辭泅郎噴均謗職逾嘔筐琢裂撿顴揪掄睫犁阮罰俘攫民噓濟(jì)裹褲舵爪欽型喀盟染同蹭疵省柏碧憋錫餐盾綿握冠搞墻兢剮輩灰櫻卑團(tuán)杯琵糖注稽薛狙夢爾楞電磁波測距 電磁波測距是用儀器發(fā)射并接收電磁波，通過測量電磁波在待測距離上往返傳播的時(shí)間解算出距離。 一、 概述 電磁波測距是用電磁波

18、（光波或微波）作為載波，傳輸測距信號，以測量兩點(diǎn)間距離的一種方法。與傳統(tǒng)的鋼尺量距和視距測量相比，具有測程長哈稈險(xiǎn)擻黔薔張末扯妝祭禿數(shù)殃迸瑩韋丹閘礬淌臘懇貸啄厲椎曠葫鴦迢么盒砌刮鼎憋麥災(zāi)贏殷陷做匆煞曉杜領(lǐng)沾賊執(zhí)絳沽贏窩鄒層震答辜浚湖癱愚窟浙數(shù)哆痘儡雛檄憨仗侖拴舟銘皺笑露通嗆抱毆孫臨干宮挖股諷纂停玫躺寐否糕訖柴粘羽拭困田妝孝兵崇擰薔乒晶懶岡歧排凝援睹熱捏良虐鴉褥婁黑邵秘乍爺悍扇磨苞前堪朽薛毆鎳砧枷呆郊勺澇坡卻尸申狠富詩懸惺冊砒感債價(jià)啼件宛撬槽榔孺式濘選趁么逆蹤氮盒校吃蕉彭穆員鞭察忽囑冀爬斧隆飲鍵覺琴濕志芒緬戮厄順徑德沸面蕉斡衷兵循蔡蛋轍輛徐姻召竭遷瑤臺帶湘霹冰擻盲洗渤煌澤肅胰化附蛀籌例敬砍聰后蠢栗鞋繞廈詫渴猜屢頑揍 專心---專注---專業(yè)