1簡(jiǎn)介

激光測(cè)距儀是利用調(diào)制激光的某個(gè)參數(shù)對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。脈沖式激光測(cè)距儀是在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束或一序列短暫的脈沖激光束，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從測(cè)距儀到目標(biāo)的距離。

當(dāng)發(fā)射的激光束功率足夠時(shí)，測(cè)程可達(dá)40公里左右甚至更遠(yuǎn)，激光測(cè)距儀可晝夜作業(yè)，但空間中有對(duì)激光吸收率較高的物質(zhì)時(shí)，其測(cè)距的距離和精度會(huì)下降。

世界上臺(tái)激光器，是由美國(guó)休斯飛機(jī)公司的科學(xué)家梅曼于1960年，首先研制成功的紅寶石激光 [1]  器。美國(guó)軍方很快就在此基礎(chǔ)上開展了對(duì)軍用激光裝置的研究。1961年，臺(tái)軍用激光 測(cè)距儀通過(guò)了美國(guó)軍方論證試驗(yàn)，對(duì)此后激光測(cè)距儀很快就進(jìn)入了實(shí)用階段。

由于激光測(cè)距儀價(jià)格不斷下調(diào)，工業(yè)上也逐漸開始使用激光測(cè)距儀。國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測(cè)距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)的微型測(cè)距儀，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、礦山、港口等領(lǐng)域。

激光是六十年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。它是一種顏色很純、能量高度集中、方向性很好的光。激光測(cè)距儀是利用激光進(jìn)行測(cè)距的一種儀器。它的作用原理很簡(jiǎn)單：通過(guò)測(cè)定激光開始發(fā)射到激光從目標(biāo)反射回來(lái)的時(shí)間來(lái)測(cè)定距離。例如用激光測(cè)距儀來(lái)測(cè)量月球的距離，如果激光從開始發(fā)射到從月球反射回來(lái)的時(shí)間被測(cè)定為2.56秒，激光發(fā)射到月球的單程時(shí)間就等于1.28秒，而激光的速度是光速，等于每秒三十萬(wàn)公里。因此，測(cè)得的月球離地球的距離為單程時(shí)間和光速的乘積，即三十八萬(wàn)四千公里。為了發(fā)射和接收激光，并進(jìn)行計(jì)時(shí)，激光測(cè)距儀由激光發(fā)射器、接收器、鐘頻振蕩器及距離計(jì)數(shù)器等組成。

激光測(cè)距儀還能用來(lái)對(duì)人造衛(wèi)星跟蹤測(cè)距，測(cè)量飛機(jī)飛行高度，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)測(cè)距，以及進(jìn)行地形測(cè)繪，勘察等。

2原理

1.利用紅外線測(cè)距或激光測(cè)距的原理
測(cè)距原理基本可以歸結(jié)為測(cè)量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間，然后通過(guò)光速c =299792458m/s 和大氣折射系數(shù)n 計(jì)算出距離D。由于直接測(cè)量時(shí)間比較困難，通常是測(cè)定連續(xù)波的相位，稱為測(cè)相式測(cè)距儀。當(dāng)然，也有脈沖式測(cè)距儀。
需要注意，測(cè)相并不是測(cè)量紅外或者激光的相位，而是測(cè)量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測(cè)距儀，用于房屋測(cè)量，其工作原理與此相同。

2.測(cè)物體平面必須與光線垂直
通常精密測(cè)距需要全反射棱鏡配合，而房屋量測(cè)用的測(cè)距儀，直接以光滑的墻面反射測(cè)量，主要是因?yàn)榫嚯x比較近，光反射回來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度夠大。與此可以知道，一定要垂直，否則返回信號(hào)過(guò)于微弱將無(wú)法得到距離。

3.可以測(cè)物體平面為漫反射
通常也是可以的，實(shí)際工程中會(huì)采用薄塑料板作為反射面以解決漫反射嚴(yán)重的問(wèn)題。

4.脈沖法激光測(cè)距儀娛樂(lè)級(jí)產(chǎn)品可以達(dá)到顯示精度1米，測(cè)量精度±1米，測(cè)量級(jí)產(chǎn)品顯示精度0.1米，測(cè)量精度±0.15米。

5.相位式激光測(cè)距儀精度可達(dá)到1毫米誤差，適合各種高精度測(cè)量用途。

3分類

激光測(cè)距儀分手持激光測(cè)距儀和望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀。

1、手持激光測(cè)距儀：測(cè)量距離一般在200米內(nèi)，精度在2mm左右。這是目前使用范圍廣的激光測(cè)距儀。在功能上除能測(cè)量距離外，一般還能計(jì)算測(cè)量物體的體積。
2、云服務(wù)激光測(cè)距儀：通過(guò)藍(lán)牙將激光測(cè)距儀上測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端如手機(jī)、平板電腦上；通過(guò)wifi聯(lián)網(wǎng)可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器，在遠(yuǎn)程的施工伙伴實(shí)時(shí)共享測(cè)量數(shù)據(jù)。
3、望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀：測(cè)量距離比較遠(yuǎn)，一般測(cè)量范圍在3.5米-2000米左右，也有大量程為10公里左右的測(cè)距望遠(yuǎn)鏡，由于測(cè)距望遠(yuǎn)鏡的準(zhǔn)直性要求，3.5米以下為盲區(qū)，大于2000米以上的激光望遠(yuǎn)鏡一般采用
YAG激光，波長(zhǎng)為1.064微米，為了達(dá)到較大的測(cè)量量程，所以激光功率較大，建議使用者注意激光防護(hù)。

主要應(yīng)用范圍為戶外中、長(zhǎng)距離測(cè)量。
一維激光測(cè)距儀
用于距離測(cè)量、定位；激光測(cè)距儀
二維激光測(cè)距儀（Scanning Laser Range finder）
用于輪廓測(cè)量，定位、區(qū)域監(jiān)控等領(lǐng)域；
三維激光測(cè)距儀（3D Laser Range finder）
用于三維輪廓測(cè)量，三維空間定位等領(lǐng)域。
使用激光測(cè)量月球到地球距離的示意圖

4用途

激光測(cè)距儀廣泛用于地形測(cè)量，戰(zhàn)場(chǎng)測(cè)量，坦克，飛機(jī)，艦艇和火炮對(duì)目標(biāo)的測(cè)距，測(cè)量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。由于激光測(cè)距儀價(jià)格不斷下調(diào)，工業(yè)上也逐漸開始使用激光測(cè)距儀，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、礦山、港口等領(lǐng)域。

5選購(gòu)

在選購(gòu)測(cè)距儀時(shí)，需要考慮的幾點(diǎn)：
1.測(cè)量范圍
2.測(cè)量精度
3.使用的場(chǎng)合

基本分為以下幾種情況：
a） 只需要在幾米或者十幾米范圍之內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量，
且精度要求不高的情況下。建議——可選用“超聲波測(cè)距儀”。
備注——超聲波測(cè)距儀測(cè)量的效果受環(huán)境影響較大，穩(wěn)定和方向性較激光測(cè)距儀差，但價(jià)格相對(duì)便宜，適合與室內(nèi)測(cè)量。
b） 測(cè)量距離不長(zhǎng)，多用于室內(nèi)，精度要求高。
建議——可選購(gòu)“手持式激光測(cè)距儀如左圖顯示”。
備注——手持式激光測(cè)距儀適合在室內(nèi)使用，測(cè)量精度及效果都非常不錯(cuò)，在室外測(cè)量時(shí)，由于受到戶外光污染的影響，手持式激光測(cè)距儀的精度下降明顯。
（如用戶需要在室外的環(huán)境下進(jìn)行探測(cè)的話，建議配上專業(yè)的激光瞄準(zhǔn)器和反射板，結(jié)合使用才能達(dá)到預(yù)期的測(cè)程及效果。）
注意：激光測(cè)距儀所采用的的連續(xù)輸出激光，視覺(jué)上為紅色光譜范圍，當(dāng)眼睛直視時(shí)，可能對(duì)眼造成不可逆的傷害。
c） 測(cè)量距離較遠(yuǎn)，多用于戶外使用。
建議——選購(gòu)“望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀”（即：激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡）如右圖顯示。

6產(chǎn)品

望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀

這類測(cè)距儀通常采用脈沖法，一般在精度1米左右，中端產(chǎn)品精度可以達(dá)到0.5米，2015年之后產(chǎn)生了精度可以達(dá)到0.3米的新產(chǎn)品，光學(xué)放大倍率可以達(dá)到6~9倍。主要應(yīng)用范圍為野外建筑，環(huán)境勘察，建立基站，等需要野外長(zhǎng)距離測(cè)量的情況。

主要品牌有：美國(guó)博士能BUSHNELL測(cè)距儀，里奧波特Leupold測(cè)距儀，紐康NEWCON測(cè)距儀，日本尼康NIKON測(cè)距儀，德國(guó)奧卡OPTI-LOGIC測(cè)距儀, 美國(guó)LTI測(cè)距儀, 以及IMPULSE英柏斯測(cè)距儀，TRUPULSE圖帕斯系列測(cè)距儀。
激光器不具備防摔的功能，所以激光測(cè)距儀很容易摔壞發(fā)光器。

激光測(cè)距儀技術(shù)參數(shù)：
操作溫度：-10℃~+50℃
探測(cè)頻率：1/6~1/3HZ
激光類型：半導(dǎo)體激光器
觀查視野:6.5°
Magnification:7*
Dustproof,waterproof,shockproof

應(yīng)用
手持激光測(cè)距儀在房屋丈量應(yīng)用 房屋丈量一直是房管部門既關(guān)心又費(fèi)心的工作，房屋勘丈面積圖是直接作為產(chǎn)權(quán)證的附圖，具有法律效力。它不僅是直接面對(duì)老百姓，而且直接關(guān)系到老百姓的經(jīng)濟(jì)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(xí)慣利用皮尺或鋼卷尺進(jìn)行建筑面積，使用面積的丈量，雖然也可以滿足基本要求，然而在長(zhǎng)距離測(cè)量，測(cè)層高，不易到達(dá)地的測(cè)量上存在較大誤差，而且存在勞動(dòng)強(qiáng)度大工作繁雜等缺點(diǎn)，在*快速發(fā)展的今天，如此原始，傳統(tǒng)的測(cè)量方式，已明顯的不符合當(dāng)今信息化社會(huì)快速，的要求。 為此，在引進(jìn)了手持式激光測(cè)距儀后，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的實(shí)際使用，總體認(rèn)為該儀器特別適用于建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中高層、長(zhǎng)距離的房屋的測(cè)量。使用簡(jiǎn)便，測(cè)量數(shù)據(jù)（三毫米精度），工作效率提高（可非接觸測(cè)量），*拋棄了一根皮尺（或鋼卷尺）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(jié)果使業(yè)主更加信服。當(dāng)然該儀器也有亟待提高的方面，如在陽(yáng)光強(qiáng)烈照耀下，長(zhǎng)距離目標(biāo)物體較難看清，需借助望遠(yuǎn)鏡等附件。另外，每次測(cè)量時(shí)校準(zhǔn)水準(zhǔn)氣泡較費(fèi)力，好能自動(dòng)校準(zhǔn)?？傊殖旨す鉁y(cè)距儀還是有較多的應(yīng)用場(chǎng)合的。

相位式激光測(cè)距儀

相位式激光測(cè)距儀是利用激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線所需的時(shí)間。

相位式激光測(cè)距儀一般應(yīng)用在精密測(cè)距中。由于其精度高，一般為毫米級(jí)，為了有效的反射信號(hào)，并使測(cè)定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)上，對(duì)這種測(cè)距儀都配置了被稱為合作目標(biāo)的反射鏡。

若調(diào)制光角頻率為ω，在待測(cè)量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ，則對(duì)應(yīng)時(shí)間t 可表示為：
t=φ/ω
將此關(guān)系代入（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(hào)往返測(cè)線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。
ω——調(diào)制信號(hào)的角頻率，ω=2πf。
U——單位長(zhǎng)度，數(shù)值等于1/4調(diào)制波長(zhǎng)
N——測(cè)線所包含調(diào)制半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)。
Δφ——信號(hào)往返測(cè)線一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。
ΔN——測(cè)線所包含調(diào)制波不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分。
ΔN=φ/ω

在給定調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，頻率c/（4πf）是一個(gè)常數(shù)，此時(shí)距離的測(cè)量變成了測(cè)線所包含半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量和不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分的測(cè)量即測(cè)N或φ，由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無(wú)線電測(cè)相技術(shù)的發(fā)展，已使φ的測(cè)量達(dá)到很高的精度。

為了測(cè)得不足π的相角φ，可以通過(guò)不同的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，通常應(yīng)用多的是延遲測(cè)相和數(shù)字測(cè)相，短程激光測(cè)距儀均采用數(shù)字測(cè)相原理來(lái)求得φ。

由上所述一般情況下相位式激光測(cè)距儀使用連續(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號(hào)的激光束，為了獲得測(cè)距高精度還需配置合作目標(biāo)，而推出的手持式激光測(cè)距儀是脈沖式激光測(cè)距儀中又一新型測(cè)距儀，它不僅體積小、重量輕，還采用數(shù)字測(cè)相脈沖展寬細(xì)分技術(shù)，無(wú)需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級(jí)精度，測(cè)程已經(jīng)超過(guò)100m，且能快速準(zhǔn)確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測(cè)量、房屋建筑面積測(cè)量中新型的長(zhǎng)度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具?，F(xiàn)應(yīng)用多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式激光測(cè)距儀。

手持式激光測(cè)距儀使用注意事項(xiàng)
DISTO及其他手持式激光測(cè)距儀，由于采用激光進(jìn)行距離測(cè)量，而脈沖激光束是能量非常集中的單色光源，所以在使用時(shí)不要用眼對(duì)準(zhǔn)發(fā)射口直視，也不要用瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡觀察光滑反射面，以免傷害人的眼睛。一定要按儀器說(shuō)明書中安全操作規(guī)范進(jìn)行測(cè)量。野外測(cè)量時(shí)不可將儀器發(fā)射口直接對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)以免燒壞儀器光敏元件。
LDM4X激光測(cè)距儀是國(guó)外使用比較廣泛的一種，配有的大量程激光測(cè)距、測(cè)速傳感器基于激光脈沖反射時(shí)差法原理，適用大量程測(cè)量，具有很高的響應(yīng)頻率，能適用惡劣的工業(yè)環(huán)境等特點(diǎn)。結(jié)實(shí)的金屬外科，使其能工作在有害氣體環(huán)境，安全保護(hù)等級(jí)IP67,安裝維護(hù)方便。

應(yīng)用
將安裝在抓斗式卸船機(jī)的駕駛室下方，激光器垂直向下進(jìn)行掃描。系統(tǒng)就緒以后，由控制系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)命令。激光器高速發(fā)出短促激光脈沖，對(duì)下方區(qū)域以極小的角度分辨率逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。大量的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)被軟件采集后，被轉(zhuǎn)化為三維空間內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再通過(guò)特殊的數(shù)據(jù)處理算法，將激光器采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(tǒng)，控制系統(tǒng)判別下一個(gè)抓料點(diǎn)后，由執(zhí)行系統(tǒng)完成抓取。

方法
1 輕觸啟動(dòng)/測(cè)量鍵，開啟測(cè)距儀。
2 按需要以加或減鍵更換測(cè)量基準(zhǔn)邊（只對(duì)單次測(cè)量有效），A—前沿；B—儀器支架；C—后沿。
3 用激光瞄準(zhǔn)目標(biāo)，再次輕觸啟動(dòng)/測(cè)量鍵，紀(jì)錄測(cè)量值。
4 測(cè)量完畢，按下清除鍵直到初始畫面出現(xiàn)。同時(shí)按下加和減鍵關(guān)閉測(cè)距儀。
5 90秒無(wú)工作指令的情況下，測(cè)距儀會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
6 利用標(biāo)準(zhǔn)距離可對(duì)測(cè)距儀進(jìn)行自校，并可通過(guò)Offset菜單項(xiàng)進(jìn)行修正。

7日常維護(hù)

激光測(cè)距儀使用時(shí)需要注意的問(wèn)題：激光測(cè)距儀不能對(duì)準(zhǔn)人眼直接測(cè)量，防止對(duì)人體的傷害。同時(shí)，一般激光測(cè)距儀不具防水功能，所以需要注意防水。新的美國(guó)里奧波特激光測(cè)距儀，由于在美國(guó)當(dāng)?shù)刂饕m用于戶外狩獵愛(ài)好者，所以制作之處的優(yōu)勢(shì)即是可以防水防霧，配有叢林樹木枝葉涂彩。
激光器不具備防摔的功能，所以激光測(cè)距儀很容易摔壞發(fā)光器。

激光測(cè)距儀維護(hù)：
① 經(jīng)常檢查儀器外觀及時(shí)清除表面的灰塵臟污、油脂、霉斑等。
② 清潔目鏡、物鏡或激光發(fā)射窗時(shí)應(yīng)使用柔軟的干布。嚴(yán)禁用硬物刻劃，以免損壞光學(xué)性能。
③ 本機(jī)為光、機(jī)、電一體化高精密儀器，使用中應(yīng)小心輕放，嚴(yán)禁擠壓或從高處跌落，以免損壞儀器。

8使用方法

激光安全警示和使用注意事項(xiàng) 激光器是強(qiáng)度很高的光源輻射器件，大功率的激光器可以用于切割焊接金屬材料，所以激光對(duì)人體，特別是人眼有嚴(yán)重傷害，使用時(shí)需特別小心。

國(guó)際上對(duì)激光有統(tǒng)一的分類和統(tǒng)一的安全警示標(biāo)志，激光器分為四類（Class1～Class4），一類激光器對(duì)人是安全的，二類激光器對(duì)人有較輕的傷害，三類以上的激光器對(duì)人有嚴(yán)重傷害，使用時(shí)需特別注意，避免對(duì)人眼直射。

上世紀(jì)九十年代初，歐美等幾大公司相繼生產(chǎn)出可供商用的半導(dǎo)體激光二極管，使激光的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值發(fā)生了革命性的進(jìn)步。其他種類的激光器由于產(chǎn)生激光的機(jī)理過(guò)于復(fù)雜，使其體積，重量特別大，功耗高等原因，大大限制了激光的應(yīng)用。而半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)使這些問(wèn)題迎刃而解。隨著半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)一步成熟，價(jià)格逐步降低，其應(yīng)用批量和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，應(yīng)用前景好。 半導(dǎo)體激光器體積小、重量輕、可靠性高、轉(zhuǎn)換效率高、功耗低、驅(qū)動(dòng)電源簡(jiǎn)單、能直接調(diào)制、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用安全、其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。如光存儲(chǔ)、激光打印、激光照排、激光測(cè)距、條碼掃描、工業(yè)探測(cè)、測(cè)試測(cè)量?jī)x器、激光顯示、醫(yī)療儀器、軍事、安防、野外探測(cè)、建筑類掃平及標(biāo)線類儀器、實(shí)驗(yàn)室及教學(xué)演示、舞臺(tái)燈光及激光表演、激光水平尺及各種標(biāo)線定位等。 半導(dǎo)體激光器的一些*優(yōu)點(diǎn)使之非常適合于軍事上的應(yīng)用，如野外測(cè)距、槍炮等的瞄準(zhǔn)、射擊模擬系統(tǒng)、致盲、對(duì)潛通信制導(dǎo)、引信、安防等。由于可用普通電池驅(qū)動(dòng)，使一些便攜式武器設(shè)備配置成為可能。

已開發(fā)出并投放市場(chǎng)的半導(dǎo)體激光器的波段有370nm、390nm、405nm、430nm、480nm、635nm、650nm、670nm、780nm、808nm、850nm、980nm、1310nm、1550nm等，其中1310nm、1550nm主要用于光纖通訊領(lǐng)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(chǎn)品、專業(yè)的技術(shù)測(cè)距行業(yè)的潮流。