基本介紹
- 中文名：雷射測距儀
- 外文名：Laser rangefinder
- 測量範圍：3.5~5000米
- 測量誤差：±1米 ±0.5米 ±0.15米 1mm以下
- 套用原理：雷射
- 分類：手持雷射測距儀
簡介,原理,分類,用途,選購,產品,望遠鏡式雷射測距儀,相位式雷射測距儀,日常維護,注意事項,
簡介
雷射測距儀是利用調製雷射的某個參數對目標的距離進行準確測定的儀器。脈衝式雷射測距儀是在工作時向目標射出一束或一序列短暫的脈衝雷射束，由光電元件接收目標反射的雷射束，計時器測定雷射束從發射到接收的時間，計算出從測距儀到目標的距離。
當發射的雷射束功率足夠時，測程可達40公里左右甚至更遠，雷射測距儀可晝夜作業，但空間中有對雷射吸收率較高的物質時，其測距的距離和精度會下降。
世界上第一台雷射器，是由美國休斯飛機公司的科學家梅曼於1960年，首先研製成功的紅寶石雷射器。美國軍方很快就在此基礎上開展了對軍用雷射裝置的研究。1961年，第一台軍用雷射 測距儀通過了美國軍方論證試驗，對此後雷射測距儀很快就進入了實用階段。
由於雷射測距儀價格不斷下調，工業上也逐漸開始使用雷射測距儀。國內外出現了一批新型的具有測距快、體積小、性能可靠等優點的微型測距儀，可以廣泛套用於工業測控、礦山、港口等領域。
雷射是六十年代發展起來的一項新技術。它是一種顏色很純、能量高度集中、方向性很好的光。雷射測距儀是利用雷射進行測距的一種儀器。它的作用原理很簡單：通過測定雷射開始發射到雷射從目標反射回來的時間來測定距離。例如用雷射測距儀來測量月球的距離，如果雷射從開始發射到從月球反射回來的時間被測定為2.56秒，雷射發射到月球的單程時間就等於1.28秒，而雷射的速度是光速，等於每秒三十萬公里。因此，測得的月球離地球的距離為單程時間和光速的乘積，即三十八萬四千公里。為了發射和接收雷射，並進行計時，雷射測距儀由雷射發射器、接收器、鐘頻振盪器及距離計數器等組成。
雷射測距儀還能用來對人造衛星跟蹤測距，測量飛機飛行高度，對目標進行瞄準測距，以及進行地形測繪，勘察等。
原理
1.利用紅外線測距或雷射測距的原理
測距原理基本可以歸結為測量光往返目標所需要時間，然後通過光速c =299792458m/s 和大氣折射係數n 計算出距離D。由於直接測量時間比較困難，通常是測定連續波的相位，稱為測相式測距儀。當然，也有脈衝式測距儀。
需要注意，測相併不是測量紅外或者雷射的相位，而是測量調製在紅外或者雷射上面的信號相位。建築行業有一種手持式的雷射測距儀，用於房屋測量，其工作原理與此相同。
2.測物體平面必須與光線垂直
通常精密測距需要全反射稜鏡配合，而房屋量測用的測距儀，直接以光滑的牆面反射測量，主要是因為距離比較近，光反射回來的信號強度夠大。與此可以知道，一定要垂直，否則返回信號過於微弱將無法得到精確距離。
3.可以測物體平面為漫反射
通常也是可以的，實際工程中會採用薄塑膠板作為反射面以解決漫反射嚴重的問題。
4.脈衝法雷射測距儀娛樂級產品可以達到顯示精度1米，測量精度±1米，測量級產品顯示精度0.1米，測量精度±0.15米。
5.相位式雷射測距儀精度可達到1毫米誤差，適合各種高精度測量用途。
分類
雷射測距儀分手持雷射測距儀和望遠鏡式雷射測距儀。
1、手持雷射測距儀：測量距離一般在200米內，精度在2mm左右。這是目前使用範圍最廣的雷射測距儀。在功能上除能測量距離外，一般還能計算測量物體的體積。
2、雲服務雷射測距儀：通過藍牙將雷射測距儀上測量數據實時傳輸到移動終端如手機、平板電腦上；通過wifi聯網可將數據傳輸到雲端伺服器，在遠程的施工夥伴實時共享測量數據。
3、望遠鏡式雷射測距儀：測量距離比較遠，一般測量範圍在3.5米-2000米左右，也有最大量程為10公里左右的測距望遠鏡，由於測距望遠鏡的準直性要求，3.5米以下為盲區，大於2000米以上的雷射望遠鏡一般採用
YAG雷射，波長為1.064微米，為了達到較大的測量量程，所以雷射功率較大，建議使用者注意雷射防護。
主要套用範圍為戶外中、長距離測量。
一維雷射測距儀
用於距離測量、定位；雷射測距儀
二維雷射測距儀（Scanning Laser Range finder）
用於輪廓測量，定位、區域監控等領域；
三維雷射測距儀（3D Laser Range finder）
用於三維輪廓測量，三維空間定位等領域。
使用雷射測量月球到地球距離的示意圖
用途
雷射測距儀廣泛用於地形測量，戰場測量，坦克，飛機，艦艇和火炮對目標的測距，測量雲層、飛機、飛彈以及人造衛星的高度等。它是提高高坦克、飛機、艦艇和火炮精度的重要技術裝備。由於雷射測距儀價格不斷下調，工業上也逐漸開始使用雷射測距儀，可以廣泛套用於工業測控、礦山、港口等領域。
選購
在選購測距儀時，需要考慮的幾點：
1.測量範圍
2.測量精度
3.使用的場合
基本分為以下幾種情況：
a) 只需要在幾米或者十幾米範圍之內進行距離測量，
且精度要求不高的情況下。建議——可選用“超音波測距儀”。
備註——超音波測距儀測量的效果受環境影響較大，穩定和方向性較雷射測距儀差，但價格相對便宜，適合與室內測量。
b) 測量距離不長，多用於室內，精度要求高。
建議——可選購“手持式雷射測距儀如左圖顯示”。
備註——手持式雷射測距儀最適合在室內使用，測量精度及效果都非常不錯，在室外測量時，由於受到戶外光污染的影響，手持式雷射測距儀的精度下降明顯。
（如用戶需要在室外的環境下進行探測的話，建議配上專業的雷射瞄準器和反射板，結合使用才能達到預期的測程及效果。）
注意：雷射測距儀所採用的的連續輸出雷射，視覺上為紅色光譜範圍，當眼睛直視時，可能對眼造成不可逆的傷害。
c) 測量距離較遠，多用於戶外使用。
建議——選購“望遠鏡式雷射測距儀”（即：雷射測距望遠鏡）如右圖顯示。
產品
望遠鏡式雷射測距儀
這類測距儀通常採用脈衝法，一般在精度1米左右，中端產品精度可以達到0.5米，2015年之後產生了精度可以達到0.3米的最新產品，光學放大倍率可以達到6~9倍。主要套用範圍為野外建築，環境勘察，建立基站，等需要野外長距離測量的情況。
主要品牌有：美國博士能BUSHNELL測距儀，里奧波特Leupold測距儀，紐康NEWCON測距儀，日本尼康NIKON測距儀，德國奧卡OPTI-LOGIC測距儀, 美國LTI測距儀, 以及IMPULSE英柏斯測距儀，TRUPULSE圖帕斯系列測距儀。
雷射器不具備防摔的功能，所以雷射測距儀很容易摔壞發光器。
雷射測距儀技術參數：
操作溫度：-10℃~+50℃
探測頻率：1/6~1/3HZ
雷射類型：半導體雷射器
觀查視野:6.5°
Magnification:7*
Dustproof,waterproof,shockproof
套用
手持雷射測距儀在房屋丈量套用 房屋丈量一直是房管部門既關心又費心的工作，房屋勘丈面積圖是直接作為產權證的附圖，具有法律效力。它不僅是直接面對老百姓，而且直接關係到老百姓的經濟利益，所以房屋丈量誤差的控制尤為顯得重要，按照以往的習慣利用皮尺或鋼捲尺進行建築面積，使用面積的丈量，雖然也可以滿足基本要求，然而在長距離測量，測層高，不易到達地的測量上存在較大誤差，而且存在勞動強度大工作繁雜等缺點，在高新技術快速發展的今天，如此原始，傳統的測量方式，已明顯的不符合當今信息化社會快速，高效的要求。 為此，在引進了手持式雷射測距儀後，經過幾個月的實際使用，總體認為該儀器特別適用於建築結構複雜，中高層、長距離的房屋的測量。使用簡便，測量數據精確（三毫米精度），工作效率提高（可非接觸測量），完全拋棄了一根皮尺（或鋼捲尺）丈量房屋的方法，減少勘丈誤差，保證了面積量算精度，量算結果使業主更加信服。當然該儀器也有亟待提高的方面，如在陽光強烈照耀下，長距離目標物體較難看清，需藉助望遠鏡等附屬檔案。另外，每次測量時校準水準氣泡較費力，最好能自動校準。總之手持雷射測距儀還是有較多的套用場合的。
相位式雷射測距儀
相位式雷射測距儀是利用雷射束進行幅度調製並測定調製光往返測線一次所產生的相位延遲，再根據調製光的波長，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經往返測線所需的時間。
相位式雷射測距儀一般套用在精密測距中。由於其精度高，一般為毫米級，為了有效的反射信號，並使測定的目標限制在與儀器精度相稱的某一特定點上，對這種測距儀都配置了被稱為合作目標的反射鏡。
若調製光角頻率為ω，在待測量距離D上往返一次產生的相位延遲為φ，則對應時間t 可表示為：
t=φ/ω
將此關係代入（3-6）式距離D可表示為
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
式中：
φ——信號往返測線一次產生的總的相位延遲。
ω——調製信號的角頻率，ω=2πf。
U——單位長度，數值等於1/4調製波長
N——測線所包含調製半波長個數。
Δφ——信號往返測線一次產生相位延遲不足π部分。
ΔN——測線所包含調製波不足半波長的小數部分。
ΔN=φ/ω
在給定調製和標準大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個常數，此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數的測量和不足半波長的小數部分的測量即測N或φ，由於近代精密機械加工技術和無線電測相技術的發展，已使φ的測量達到很高的精度。
為了測得不足π的相角φ，可以通過不同的方法來進行測量，通常套用最多的是延遲測相和數字測相，短程雷射測距儀均採用數字測相原理來求得φ。
由上所述一般情況下相位式雷射測距儀使用連續發射帶調製信號的雷射束，為了獲得測距高精度還需配置合作目標，而推出的手持式雷射測距儀是脈衝式雷射測距儀中又一新型測距儀，它不僅體積小、重量輕，還採用數字測相脈衝展寬細分技術，無需合作目標即可達到毫米級精度，測程已經超過100m，且能快速準確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測量、房屋建築面積測量中最新型的長度計量標準器具。現套用最多的是leica公司生產的DISTO系列手持式雷射測距儀。
手持式雷射測距儀使用注意事項
DISTO及其他手持式雷射測距儀，由於採用雷射進行距離測量，而脈衝雷射束是能量非常集中的單色光源，所以在使用時不要用眼對準發射口直視，也不要用瞄準望遠鏡觀察光滑反射面，以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說明書中安全操作規範進行測量。野外測量時不可將儀器發射口直接對準太陽以免燒壞儀器光敏元件。
LDM4X雷射測距儀是國外使用比較廣泛的一種，配有的大量程雷射測距、測速感測器基於雷射脈衝反射時差法原理，適用大量程測量，具有很高的回響頻率，能適用惡劣的工業環境等特點。結實的金屬外科，使其能工作在有害氣體環境，安全保護等級IP67,安裝維護方便。
套用
將安裝在抓鬥式卸船機的駕駛室下方，雷射器垂直向下進行掃描。系統就緒以後，由控制系統發出啟動命令。雷射器高速發出短促雷射脈衝，對下方區域以極小的角度解析度逐點進行測量。大量的測量數據點被軟體採集後，被轉化為三維空間內的點雲數據，再通過特殊的數據處理算法，將雷射器採集的數據轉換為物料的位置和輪廓信息。將這些信息輸出給上層控制系統，控制系統判別下一個抓料點後，由執行系統完成抓取。
方法
1 輕觸啟動/測量鍵，開啟測距儀。
2 按需要以加或減鍵更換測量基準邊（只對單次測量有效），A—前沿；B—儀器支架；C—後沿。
3 用雷射瞄準目標，再次輕觸啟動/測量鍵，紀錄測量值。
4 測量完畢，按下清除鍵直到初始畫面出現。同時按下加和減鍵關閉測距儀。
5 90秒無工作指令的情況下，測距儀會自動關機。
6 利用標準距離可對測距儀進行自校，並可通過Offset選單項進行修正。
日常維護
雷射測距儀使用時需要注意的問題：雷射測距儀不能對準人眼直接測量，防止對人體的傷害。同時，一般雷射測距儀不具防水功能，所以需要注意防水。最新的美國里奧波特雷射測距儀，由於在美國當地主要適用於戶外狩獵愛好者，所以製作之處的優勢即是可以防水防霧，配有叢林樹木枝葉塗彩。
雷射器不具備防摔的功能，所以雷射測距儀很容易摔壞發光器。
雷射測距儀維護：
① 經常檢查儀器外觀及時清除表面的灰塵髒污、油脂、霉斑等。
② 清潔目鏡、物鏡或雷射發射窗時應使用柔軟的乾布。嚴禁用硬物刻劃，以免損壞光學性能。
③ 本機為光、機、電一體化高精密儀器，使用中應小心輕放，嚴禁擠壓或從高處跌落，以免損壞儀器。
注意事項
雷射安全警示和使用注意事項 雷射器是強度很高的光源輻射器件，大功率的雷射器可以用於切割焊接金屬材料，所以雷射對人體，特別是人眼有嚴重傷害，使用時需特別小心。
國際上對雷射有統一的分類和統一的安全警示標誌，雷射器分為四類（Class1～Class4），一類雷射器對人是安全的，二類雷射器對人有較輕的傷害，三類以上的雷射器對人有嚴重傷害，使用時需特別注意，避免對人眼直射。
雷射測距儀
雷射測距儀上世紀九十年代初，歐美等幾大公司相繼生產出可供商用的半導體雷射二極體，使雷射的實際套用價值發生了革命性的進步。其他種類的雷射器由於產生雷射的機理過於複雜，使其體積，重量特別大，功耗高等原因，大大限制了雷射的套用。而半導體雷射器的出現使這些問題迎刃而解。隨著半導體雷射器的技術進一步成熟，價格逐步降低，其套用批量和套用領域不斷擴大，套用前景好。 半導體雷射器體積小、重量輕、可靠性高、轉換效率高、功耗低、驅動電源簡單、能直接調製、結構簡單、價格低廉、使用安全、其套用領域非常廣泛。如光存儲、雷射列印、雷射照排、雷射測距、條碼掃描、工業探測、測試測量儀器、雷射顯示、醫療儀器、軍事、安防、野外探測、建築類掃平及標線類儀器、實驗室及教學演示、舞檯燈光及雷射表演、雷射水平尺及各種標線定位等。 半導體雷射器的一些獨特優點使之非常適合于軍事上的套用，如野外測距、槍炮等的瞄準、射擊模擬系統、致盲、對潛通信制導、引信、安防等。由於可用普通電池驅動，使一些攜帶型武器設備配置成為可能。
已開發出並投放市場的半導體雷射器的波段有370nm、390nm、405nm、430nm、480nm、635nm、650nm、670nm、780nm、808nm、850nm、980nm、1310nm、1550nm等，其中1310nm、1550nm主要用於光纖通訊領域。405nm - 670nm為可見光波段，780nm - 1550nm為紅外光波段，370nm - 390nm為紫外光波段。高新的產品、專業的技術引領測距行業的潮流。
