光波测距仪和电磁波测距仪

4.4　电磁波测距

4.4.1　概述

电磁波测距也称光电测距，它是用电磁波(光波、微波)作为载波的测距仪器来测量两点间距离的一种方法，具有测距精度高、速度快、不受地形条件影响等优点，已逐渐代替常规距离测量。

电磁波测距仪按其所采用的载波可分为微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪;按测程可分为短程(测距在3km以内)测距仪、中程(测距在3～15km)测距仪、远程(测距在15km以上)测距仪;按光波在测段内传播的时间测定可分为脉冲法测距仪和相位法测距仪。

微波测距仪和激光测距仪多用于远程测距，红外测距仪用于中、短程测距。在工程测量和地形测量中，大多采用相位法短程红外测距仪。

4.4.2　电磁波测距仪的基本结构

电磁波测距仪主要包括测距仪、反射棱镜两部分。测距仪上有望远镜、控制面板、液晶显示窗、可充电电池等部件;反射棱镜有单棱镜和三棱镜两种，用来反射来自测距仪发射的红外光。

4.4.3　相位法测距原理

欲测量A、B两点间的水平距离(如图4.9所示)，在A点安置测距仪，B点安置反光镜。测距仪发出一束红外光由A点传到B点，再回到A点，则A、B两点间的水平距离D 为

式中:c为电磁波在大气中的传播速度，单位是m/s;

　t为电磁波在所测距离间的往返传播时间，单位是s。

图4.9

由式(4.11)可知，测距的精度取决于测定时间的精度，若要求测距精度达到±1cm，那么时间的精度就要达到6.7×10^－11s，要达到这样高的记时精度是很难的。因此，为了提高测距精度，可采用间接的方法，即将距离与时间的关系转化为距离与相位的关系，从而求出所测距离。

如图4.10所示，测距仪在A点发射调制光，在B点安置反光镜，调制光的频率为f，周期为T，相位为φ，波长的个数为φ/2，整波的波长为λ，D为欲测A、B两点的距离。调制光从发射到接收经过了往返路程，其行程在图4-10上表示为2D，则

式中，N为整尺段数;

　ΔN为不足一整尺段的余长。

图4.10

测距仪上的测量相位的装置只能分辨0～2π相位的变化，即只能测出ΔN，不能测出N值，为了精确测距，一般采用不同频率的调制光进行测量。目前短程测距仪采用两个调制波的频率:一个频率为15MHz，测尺长度为10m;一个频率为150kHz，测尺长度为1000m。两者衔接起来，1000m以内的测距数字就可直接显示出来。

4.4.4　测距仪的使用

(1)在待测距离的一端(测站点)安置经纬仪和测距仪，经纬仪对中、整平，打开测距仪的开关，检查仪器是否正常。

(2)在待测距离的另一端安置反射棱镜，反射棱镜对中、整平后，使棱镜反射面朝向测距仪方向。

(3)在测站点上用经纬仪望远镜瞄准目标棱镜中心，按下测距仪操作面板上的测量功能键进行测量距离，显示屏即可显示测量结果。

4.4.5　测距仪使用的注意事项

(1)在阳光或雨天作业，一定要撑伞。

(2)测线两侧或镜站反面应避开发热物体和反射物体。

(3)若能见度低或大气湍流强烈时，为提高接收系统的信噪比，可增多反射镜块数，以增加回光信号强度，提高测距精度。

(4)电池要注意及时充电，不用时电池要充电后存放。