D

2
c f1
1 2
f2 2
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
间接测尺频率 相当于测尺频率 测尺长度 精度
f1=15MHZ
15MHZ
10m
1cm
f2=0.9f1
f1-f2=1.5MHZ 100m 10cm
f3=0.99f1 f4=0.999f1 f5=0.9999f1
f1-f3=150KHZ f1-f4=15KHZ f1-f5=1.5KHZ
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
u D N 0 D u N
u增大，误差大
一组测尺： 精测尺保证精度 粗测尺保证测程
频率相差大 仪器不稳定
频率相近 频率差为测尺频率
测尺频率 15MHZ 1.5MHZ 150KHZ 15KHZ 1.5KHZ 测尺长度 10m 100m 1km 10km 100km
e1
Δφ
φ1 φ
ek e2
光波测距仪的检验
▪ 周期误差
▪ 改正计算公式
D0 d d 123
d n-1 n
▪ 平V台i 法 Asin(0 i )
D0 v0 D1z V1 K Asin(0 1) D0 v0 d D2z V2 K Asin(0 2 )

D0 v0 39d D40z V40 K Asin(0 40 )
1

D1z


2
360

i
1

d

(i

1)


2

360

1

(i

1)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
光波测距仪的检验
▪ 仪器常数
▪ 仪器加常数 ▪ 仪器加常数 ▪ 通过电子路线补偿 ▪ 反光镜常数
▪ 乘常数
相位法测距的基本原理
▪ 相位法

2
N 2

N 2
D vt 1 c 1 c c 2 2 2 2f 4f
D

c
4f
2N


c 2f
N

2



2
N

N
D u(N N ) 测尺：多义性
电磁波测距原理和其距离测量 方式
本章提要
4.1 电磁波测距的物理原理及分类 4.2 电磁波测距的基本原理和应用 4.3 光波测距仪的合作目标及检验 4.4 电磁波在大气中的传播 4.5 测距成果的归算 4.6 误差来源及精度估计 4.7 微波测距概要
本章提要
[知识点及学习要求] 1、电磁波在大气中的传播 2、测距成果的归算 3、误差来源及精度估计
mD 3mm 1ppm D
▪ Wild DIOR-3200
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
▪ 测量连续的调制信号在待测距离上往返传播产生 的相位变化间接测定传播时间
e1 em sint
e2 em sint t2D
t2D

t2D


D vt 1 c 1 c c 2 2 2 2f 4f
精度 1cm 10cm 1m 10m 100m
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
D c 1 2 f1 2
D c 2 2 f2 2
1


2 2
2

D c 2 f1
D c
2
f
2
相减
1 2 2

D c
2 f1
f2
D us (Ns Ns )
▪ 全反射棱镜(反光镜)
▪ 四面体的光学玻璃，三面互相垂直 ▪ 平行性：反射光线与入射光线平行
光波测距仪的合作目标
▪ 全反射棱镜(反光镜)
▪ 单棱镜、三棱镜、六棱镜、九棱镜
光波测距仪的检验
▪ 周期误差 ▪ 加常数
▪乘常数
光波测距仪的检验
▪ 周期误差
▪ 来源：仪器内部固定的串行信号 ▪ 周期误差的周期来源于精测尺的尺长 ▪ 周期为2π，等于精测尺的长度 ▪ 加大测距信号强度，可减小周期误差
[重点] 误差来源及精度估
电光调制和光电转换
▪ 省略
电磁波测距仪的分类
▪ 按时间测量方式分类
▪ 电磁波作为载波和调制波进行距离测量
D 1 vt 2
脉冲式
相位式
t 2f
D 1 vt v 2 4f
直接测定脉冲信 号往返传播时间
测定测距信号往返的相位 滞后相位，转化为时间
D0 D'Ki Kr D'K
D标 D实(1 R)
光波测距仪的检验
▪ 仪器常数
▪ 六段解析法
D
n1 n2 n3 nd
n
D K (d1 K ) (d2 K ) (dn K ) (di K )
i 1
n
D di
K
i 1
n 1
电磁波在大气中的传播
▪ 大气对电磁波测距的影响
▪ 速度变化，增加传播时间 ▪ 电磁波传播的波道弯曲，观测距离大于实际距离 ▪ 需要解决的问题
▪ 确定具体工作条件下的电磁波的实际传播速度 ▪ 电磁波波道的弯曲改正
电磁波在大气中的传播
▪ 电磁波在大气中传播时的现象
▪ 电磁波辐射能量的大气衰减，测程减少 ▪ 电磁波有关参数的随机变化
▪ 降低了信噪比 ▪ 解决方法
1km 10km 100km
1m 10m 100m
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
Mekometer ME5000
mD 0.2mm 0.2 ppm D
干涉法测距的基本原理
略
光波测距仪的合作目标
▪ 反射器
▪ 激光、红外、微波测距仪的合作目标 ▪ 全反射棱镜：激光、红外测距仪 ▪ 有源反射器：微波测距仪
2mm 2 ppm
脉冲法测距的基本原理
▪ 脉冲
▪ 直接测定器发射的脉冲信号往返于被测距离的传播 时间，而得到距离值
f 1 T
脉冲法测距的基本原理
▪ 脉冲法的时间测定
光脉冲发生器
主脉冲
回波脉冲
计数系统
高频 电脉冲
优点：免棱镜 缺点：精度低，米级
脉冲法测距的基本原理
▪ 脉冲法的时间测定
▪ Wild DI-3000脉冲式测距仪
电磁波测距仪的分类
▪ 按测程
▪ 长程、中程、短程
▪ 按载波源
▪ 光波、微波
▪ 按载波数
▪ 单载波、双载波、三载波
▪ 按反射目标
▪ 射目标、合作目标、有源反射器
电磁波测距仪的分类
▪ 电磁波测距仪精度
▪ 精度公式
▪ A：mD固定误差A BD
▪ BD ：比例误差
B : ppm 106
m m偶2 然 m系2 统 A2 BD 2