– 激光器的功率 – 激光发散角的大小 – 大气对光的吸收程度 – 反光镜的有效面积和其几何精度 – 接收镜筒的口径 – 接收光电元器件的灵敏度等
12
1）仪器常数改正
乘常数改正数 加常数改正数 2）气象改正
SR S'R Sc C
S A S 'A
气象改正系数A是波长，气温t，
气压p的函数。现在多数仪器有
波在一个振动周期内传播的距离称为波长； C CT；C f
f
波动过程就是振动的相位沿波动方向移动的过程。 4
CT C
f
C f
T
t NT T
2
S
S 1 Ct 1 (N ) (N )
22
2 2
5
电磁波测距原理
• 设光从发射器发出，抵达反光镜后返回仪器的接收 器，称为信号2。而从发射器发出的光分出一路直接 进入处理装置，称为信号1。这两个信号之间存在相 位差Δφ和整周数N。
这时斜距的变化为
S'd d sin
水平距离的变化为
S d
d sin cos
d sin 2
2
• 测距仪望远镜与经纬仪望远 镜同轴的仪器没有这项改正 数。
倾斜的附加 改正数
14
电磁波测距成果的处理
3）气象改正
电子尺长是光速的函数 C
2 2f
而光速又是折射率的函数
C C0 n
空气的折射率首先与波长有关
概述
S=Ct
1941年瑞典物理学家Bergstrand在研究光速时开 发了高精度测量t的技术
1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波测距仪
随着需求的增长和光学、微电子学的发展使电 磁波测距的技术迅速发展。进一步推进了测量 学的发展
尽管GPS应用很广，短程电磁波测距仪仍然大
有用途
1
电磁波测距仪的分类
按载波分 • 微波测距仪 • 激光测距仪 • 红外光测距仪
S N 2 2
称为光尺长，而 是余尺长
2
2 2
• 利用相位器可测定Δφ，但而不能求得“整周数N”。 因此只可以求得“余长”，而不能求得整长。
6
调制波
• 短程的电磁波测距仪常用砷化镓GaAs发出的红外 激光波长约0.87μm。显然不能用它测距的信号。
• 无线电技术可以对电磁波的振幅、频率、相位加 以调制使其随时间按一定的规律变化。在GaAs激 光器上注入按调制规律变化的电流后可以使激光 器按同样的规律改变发光的强度。调制波的频率 远小于红外激光的频率，还可以用多个频率的调 制波加载在红外激光波上。
测程，但由于细分技术的限制，不能求得精确的
尾数。即测程大但进度低。如果用两个频率的波
（两个不同的电子尺）进行测量，一个用来测量
距离的大数，另一个用于精确测量距离的尾数。
就可以既扩大测程又保证精度。如果需要还可以 用更多的频率测量。
9
加 常 数
• 测距仪的机械中心与调制波发射和接收的等效面 不一致；测距仪的机械中心与内光路等效面不一 致使仪器产生（与所测距离长短无关的）加常数。
• 加常数通过检定可以求得。
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乘常数
• 电磁波测距好象是用电子尺丈量的。如 果电子尺不准就会产生系统误差。这就 是乘常数。
• 乘常数主要是由调制频率偏离设计值引 起的。乘常数是尺度比例系数，可以经 检定求得。
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与测程有关的因素
• 测程主要取决于接收光的强度能保证测 相的精度。而接收光的强度与下述因素 有关：
传感器，可自动感知测站上的气
象参数后对所测距离加改正数。
也有辅助表格等工具可在手算时
使用。
3）倾斜改正
S S'cos 1 h2
2S'
电磁波测距 成果的处理
13
• 如果测距仪望远镜高度与经 纬仪望远镜的高度不一致， 则在视线倾斜时会产生附加 改正数。因为这时测距仪的 中心会偏离测站中心，而反 光镜中心却多半不会作相同 的偏离。
8
测程和精度
• 测相的精度是有限的。例如可以把Δφ细分1000倍，
则测量的精度为测尺的1/1000。设
，这
时最电子小尺读 数10为m cm。若要提高读数精度，就应缩短 电子尺。2 但由于凭一个Δφ无法求得整尺段数N，
即不知待测距离的大数。就是说：用短的电子尺
测量精度高但测程小。如果用长的电子尺能扩大
物理学家测算得
n
1
A
B
2
C
4
在标准大气条件下
t 0C，P 760mmHg，e 0mmHg，CO2 0.03% A 2876.04 107，B 16.288107，C 0.136107
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3）气象改正
空气的折射率也与气象条件有关
nq
1
ng0
1
1 t
P 760
0.55e
1 t
107
7
电磁波测距原理
• 测距仪把一定波长的电磁波从A点射向B点， 经B点的反光棱镜反射后由测距仪接收，射出 与接收波之间的相位差[可用微电子技术自动 测量]是电磁波在AB点之间往返时间的用几个不同波 长的电磁波[调制波]测量同一段距离可以既扩 大测程又保持精度。
数，自动对所测距离加改正数。也可以根据几个点上测
得的气象参数借助辅助表格等工具计算改正数。 16
• 如果测距仪望远镜高度与经 纬仪望远镜的高度不一致， 则在视线倾斜时会产生附加 改正数。因为这时测距仪的 中心会偏离测站中心，而反 光镜中心却多半不会作相同 的偏离。
式中n g 0 就是标准大气条件下的折射率
1 是空气膨胀系数
273.16
仪器制造者根据仪器所用电磁波的波长并顾及一般工作时的 参考温度及标准气压的湿度设定空气的折射率。
如果实际工作时的大气条件与此参考条件相同，就不加气象 改正数。否则要相对于参考折射率加改正数。
现在多数仪器带有传感器，可自动感知测站上的气象参
按测程分 •远程测距仪（≥15km） •中程测距仪(5km~15km) •短程测距仪(≤5km)
2
一、电磁波测距原理
• 设电磁波在测距仪与反光镜（合作目标）之间往返 的时间为t。则测距仪至反光镜的距离
S 1 Ct 2
– 光在真空中的传播速度为C0=299792458米/秒。 – 现代测时的精度可达10-8秒，但引起的距离误差达1.5m
3
电磁波测距原理
• 按电磁波理论：
•
光电是横波，其数学表达式为
电矢量E的大小为E Asin(t 0 )
它表达了光波在转播空间任一位置上电磁振动的状态。
其中：A是振幅；
t
0
是相位；
是初始相位；
0
是单位时间内相位变化的值， 2f；以弧度为单位；
f是频率，f 1 T
T是周期，即正弦波循环变化一次的时间；