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光電子技術(shù)實(shí)習(xí)報(bào)告
光電測(cè)距原理及使用
1．電測(cè)距儀簡介 一、概述 電磁波測(cè)距:
用電磁波（光波或微波）作為載波傳輸測(cè)距信號(hào)以測(cè)量兩點(diǎn)間距離的一種方法。 電磁波測(cè)距儀的優(yōu)點(diǎn)： 1、測(cè)程遠(yuǎn)、精度高。
2、受地形限制少。
3、作業(yè)快、工作強(qiáng)度低。
分類
1．按測(cè)距儀所使用的光源分：普通光源、紅外光源、激光光源。 2．按傳播時(shí)間t的測(cè)定方法分：脈沖法測(cè)距、相位法測(cè)距。 3. 按發(fā)射目標(biāo)分：
漫反射目標(biāo)： 無合作目標(biāo) 合作目標(biāo)： 反射鏡
有源反射器：同頻載波應(yīng)答機(jī)，非同頻載波應(yīng)答機(jī)等 2，按測(cè)程分
測(cè)程：測(cè)距儀一次所能測(cè)的最遠(yuǎn)距離
短程光電測(cè)距儀：測(cè)程小于3公里，用于工程測(cè)量。測(cè)距中誤差一般為: ±（5mm+5ppm）
中程光電測(cè)距儀：測(cè)程為3～15公里，通常用于一般等級(jí)控制測(cè)量。測(cè)距中誤差一般為: ±（5mm+2ppm）
遠(yuǎn)程光電測(cè)距儀：測(cè)程大于15公里，通常用于國家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線。測(cè)距中誤差一般為: ±（5mm+1ppm）
精密測(cè)距儀：一般為中短測(cè)程，用于精密工程測(cè)量和地殼變形觀測(cè)。測(cè)距中誤差一般可達(dá): ±（0.2mm+0.2ppm） 3 按測(cè)距精度分類
光電測(cè)距儀精度，可按1公里測(cè)距中誤差劃分為3級(jí)： Ⅰ級(jí)： | mD | ≤5mm；
Ⅱ級(jí)：5mm< | mD | ≤10mm； Ⅲ級(jí)：10mm< | mD | ≤20mm。 注意： mD 為1km的測(cè)距中誤差。
二、測(cè)距原理
光電測(cè)距（electro-magnetic distance measuring）
全站儀、棱鏡照片
光電測(cè)距儀是通過測(cè)量光波在待測(cè)距離D上往、返傳播的時(shí)間t2D，計(jì)算待測(cè)距離D：
式中：c — 光波在空氣中的傳播速度 。 c=c0 / n
C0 ---真空中的光速：C0=299792458m / s±1.2m / s ; n ---為大氣折射率, 它與波長、氣溫、氣壓 和濕度有關(guān)。
測(cè)距方法
光電測(cè)距儀按照t2D 測(cè)量方式的不同，可分為： 2、相位式
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相位式光電測(cè)距儀是將發(fā)射光強(qiáng)調(diào)制成正弦波的形式，通過測(cè)量正弦光波在待測(cè)距離上往、返傳播的相位移來解算時(shí)間。 1）相位法測(cè)距的實(shí)質(zhì)：
將往、返程的正弦波以棱鏡站為中心對(duì)稱展開后的圖形
總相位移
:
（ N 為相位移的整周期數(shù)）
由于
，所以
則：
調(diào)制波在待測(cè)距離D上往返傳播，在 t2D時(shí)間內(nèi)發(fā)射波與接收波產(chǎn)生相位移? ；根據(jù)相位差間接計(jì)算出傳播時(shí)間 t2D ，從而計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。
式中，
ΔN——為不足一整周期的小數(shù)
公式（4-13）可以理解為用一把長度為“u = λ/ 2”的“光測(cè)尺”量距，N為整尺段數(shù)，ΔN為不足一整尺段的尾數(shù)。
由于光傳播速度 C 和調(diào)制頻率 f 是已知的，所以光尺的長度u =λ/ 2 也是已知的，顯然只要知道整尺段數(shù) N 及余長比例數(shù)ΔN，距離D就可以確定了。 取
，則不同的調(diào)制頻率?對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長見下表：
由于 u =/ 2 ,調(diào)制頻率越大，測(cè)尺長度越短。
由于儀器測(cè)相系統(tǒng)測(cè)相精度一般為1:1000,故測(cè)尺越長,測(cè)距誤差越大.
2）組合測(cè)距方法
儀器用于測(cè)量相位的裝置（稱相位計(jì)）只能測(cè)量出Δ（0-2π的相位變化） , 即測(cè)量出尺段尾數(shù) ΔN( ΔN = Δ / 2 ), 而不能測(cè)量整周數(shù)N.
如：當(dāng)測(cè)尺長度為u＝10m時(shí)，要測(cè)量距離為835.486m時(shí)，測(cè)量出的距離只能為5.486m，即此時(shí)只能測(cè)量小于10m的距離。 這樣，距離值將出現(xiàn)無數(shù)解，距離無法確定。
為了兼顧測(cè)程和精度，儀器中應(yīng)采用一組測(cè)尺配合測(cè)距， “粗測(cè)尺（長度較大的測(cè)尺：如：L 2 = λ2 / 2= 1000m)”， “精測(cè)尺（長度較小的測(cè)尺：如： L1 = λ1 / 2= 10m）”. 同時(shí)測(cè)距，然后將粗測(cè)結(jié)果和精測(cè)結(jié)果組合得最后結(jié)果。 粗測(cè)尺保證了測(cè)程，精測(cè)尺保證了精度。
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