第五章

電磁波測距本章提要5.1

電磁波測距基本原理（了解）5.2

固頻相位式測距儀的基本結構及其作用（了解）5.5

固頻相位法光電測距誤差分析（了解）5.6

固頻相位式光電測距儀的檢驗（掌握）5.7測距作業的基本要求和測距成果的計算（了解）5.1

電磁波測距儀的原理及分類一、電磁波測距原理

電磁波測距是用電磁波(光波或微波)作為載波，來傳輸測距信號，以測量兩點間距離的一種方法。它的基本原理是利用儀器發出的電磁波，通過測定出電磁波在測線兩端點間往返傳播的時間t來測量距離D:ABD5.1

電磁波測距儀的原理二、電磁波測距儀的分類脈沖式相位式直接測定脈沖信號往返傳播時間測定測距信號往返的相位滯后相位，轉化為時間按測定t的方法不同二、電磁波測距儀的分類（1）脈沖式測距儀。它是直接測定儀器所發射的脈沖信號往返于被測距離的傳播時間，從而求得距離值。這種測距儀可以達到較遠的測程，但精度較低，通常適用于精度較低的遠距離測量、地形測量等。（2）相位式測距儀。它是測定儀器所發射的連續的測距信號往返于被測距離的滯后相位來間接推算信號的傳播時間，從而求得所測距離。這種測距儀測距精度高,測程相對較短。5.1

電磁波測距儀的原理相位法測距的基本原理相位法測量連續的調制信號在待測距離上往返傳播產生的相位變化間接測定傳播時間相位法測距的基本原理相位法測尺：多義性相位法測距的基本原理相位法u增大，誤差大一組測尺：精測尺保證精度粗測尺保證測程測尺頻率15MHZ1.5MHZ150KHZ15KHZ1.5KHZ測尺長度10m100m1km10km100km精度1cm10cm1m10m100m頻率相差大儀器不穩定頻率相近頻率差為測尺頻率（限制:D﹤u2,N2=0)

設儀器各頻率順次為倍數關系，若采用兩把測尺配合測定同一距離，則有：N1為正整數，ΔN1為小于1的小數，該式兩邊的整數部份和小數部份應分別相等測尺放大系數

測尺頻率的選擇1直接測尺頻率方式

k不能過大,否則易產生距離粗差，k一般取10或100,采用多級頻率的直接測尺進制可逐級擴大到設計的測程。

總結：在測相精度≤1/1000（保精度）的情況下，要求u2/u1≤100（保測程）,保證不可靠數據有可靠數據代替得正確結果。例：u1=10m,u2=1000m,k=100,

在儀器上設置2或3個不變的測距頻率，其一為“高頻”，又叫精測頻率，其余為“低頻”，又叫粗測頻率。

優缺點：這種方式直觀簡單，由于頻率分散，高頻、低頻常差別幾個數量級，使得放大器和調制器難有相同增益和相移穩定性。若增大測程，振蕩器需設置過多，增大制造難度，遠程儀器選擇另一種方式。2間接測尺頻率方式

設儀器采用兩個頻率f1和f2的調制波分別配合測量同一距離，則有：

一些遠程的激光測距儀中一般用一組數值上比較接近的測尺頻率，利用其差頻頻率，間接確定N值。設fs稱為相當測尺頻率，us稱為相當測尺長度，f1、f2稱為間接測尺頻率。結論：1）用兩個頻率測量同一距離所得到的相位之差，就等于其差頻頻率測量距離的相位差，即。2)是該方法之基礎,因頻率接近,N1=N2，Ns=0，這樣解決了多值性問題。

選擇一組相近的測尺頻率f1,f2，．．進行測量，測得，若取f1為精測尺頻率確定精測距離，取f1-f2,f1-f3,．．．為相當測尺頻率，則可求出以確定粗測距離?？偨Y：在測相精度≤1/1000（保精度）的情況下，設一組較集中的頻率分別測相（保測程），然后由各自△Ni組合得精測尺u1的總波數N1+△N1。

適當選取f1,f2,．．．的大小,就可形成一套相當測尺長度(us)為十進制的測尺系統(k=10),由此,根據這些測尺頻率的測量結果組合起來就可完成一組距離的測量，解算出設計測程以內的距離。

欲使某相位測距儀的測程達到10km,測距精度達到1mm，問需多少個測尺？它們的頻率分別為多少？

選則準確測得“公里”、“百米”

“十米”的值存在誤差。選則準確測得“十米”、“米”

“分米”的值存在誤差。選則準確測得“分米”、“厘米”估讀到“毫米”

步驟：1）用

f1,f2．．．分別測距，得。2）求△Nsi＞0(當△N1不夠減時加1后再減)。3）組合得精測尺u1的總波數N1+△N1。4）K=100相位法相減相位法測距的基本原理相位法間接測尺頻率相當于測尺頻率測尺長度精度f1=15MHZ15MHZ10m1cmf2=0.9f1f1-f2=1.5MHZ100m10cmf3=0.99f1f1-f3=150KHZ1km1mf4=0.999f1f1-f4=15KHZ10km10mf5=0.9999f1f1-f5=1.5KHZ100km100m5.1

電磁波測距儀的原理按照載波分類，分為以下三種：（1）激光測距儀大多采用氦氖氣體激光器作光源，測程遠。（2）紅外測距儀光源為砷化鎵發光二極管，發出紅外線光，測程較短。（3）微波測距儀載波為無線電微波，穿透能力強，在有霧、小雨、雪的情況下也可測量。二、電磁波測距儀的分類按測程按載波數按反射目標5.1

電磁波測距儀的原理二、電磁波測距儀的分類電磁波測距儀精度公式

A：固定誤差BD：比例誤差5.1

電磁波測距儀的原理二、電磁波測距儀的分類

I級：mD≤5mm;

II級：5mm<mD≤10mm。

III級10mm<mD≤20mm。按精度分5.2

固頻相位式測距儀的基本結構及其作用精粗測距值的銜接和處理置中運算法和比較試探法具體例子參見課本P1365.5

固頻相位法光電測距誤差分析測距誤差來源與距離有關的：光速誤差大氣折射率誤差測距頻率誤差與距離無關的：測相誤差加常數誤差對中誤差5.10誤差來源及精度估計測距精度指標