電磁波測(cè)距原理

電磁波測(cè)距兩點(diǎn)間,測(cè)定電磁波往返傳遞的速度C和時(shí)間t,計(jì)算距離:1一.電磁波測(cè)距的基本工作原理測(cè)距儀按不同的電磁波作為載波，分為：微波測(cè)距儀紅外光測(cè)距儀激光測(cè)距儀AB測(cè)程，A點(diǎn)安置測(cè)距儀，B點(diǎn)安置反射器。后二者又稱(chēng)光電測(cè)距儀61關(guān)于光速光波在真空中的傳播速度C0是一個(gè)重要的物理量，近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)已精確測(cè)定：C0=

(

299792458±1.2

)

m

/

s

。光波在大氣中的傳播速度C為：2n為大氣折射率，為光波波長(zhǎng)，t、p為大氣溫度及氣壓。關(guān)于測(cè)定光波往返傳播時(shí)間光速近于300000

km

/

sec,地面兩點(diǎn)間傳播時(shí)間極短,直接測(cè)定時(shí)間幾乎不可能。因此必須將光波用高頻電振蕩調(diào)制，用脈沖法或相位法間接測(cè)定兩點(diǎn)間光波傳播時(shí)間。61關(guān)于測(cè)距時(shí)的大氣溫度和氣壓3大氣的溫度和氣壓影響其對(duì)光波的折射率，從而影響光速和光電測(cè)距的計(jì)算,其影響與距離的長(zhǎng)度成正比。因此，長(zhǎng)距離的精密測(cè)距必須用空盒氣壓計(jì)與通風(fēng)溫度計(jì)，測(cè)定觀測(cè)當(dāng)時(shí)的氣溫和氣壓，加以改正。一般情況下只需溫度改正。通風(fēng)溫度計(jì)空盒氣壓計(jì)61（一）脈沖式測(cè)距4將發(fā)射光波的光強(qiáng)調(diào)制成高頻光脈沖，再由時(shí)標(biāo)振蕩器產(chǎn)生產(chǎn)生時(shí)標(biāo)脈沖(周期T0)，二者都經(jīng)過(guò)電子門(mén)；發(fā)射脈沖光打開(kāi)電子門(mén)，反射回來(lái)的脈沖光關(guān)閉電子門(mén)；在開(kāi)關(guān)門(mén)之間，時(shí)標(biāo)脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為m；則mT0

為脈沖光往返傳播時(shí)間t

，據(jù)此可根據(jù)光速計(jì)算距離：61（二）相位式測(cè)距5用高頻電振蕩(周期T

)將發(fā)射光進(jìn)行振幅調(diào)制,使光強(qiáng)隨電振蕩而產(chǎn)生周期性的明暗(相位φ)變化；調(diào)制光在測(cè)程上往返傳播，同一瞬間儀器的發(fā)射光與接收光產(chǎn)生相位差Δφ，據(jù)此可算出光波往返傳播時(shí)間t

。61設(shè)光速為C,調(diào)制振蕩頻率為f,振蕩周期T=1

/

f,則調(diào)制光

的波長(zhǎng)為：6調(diào)制光在測(cè)程的往返傳播時(shí)間t內(nèi)，變化N個(gè)整周(NT)和一個(gè)另數(shù)ΔT，即代入電磁波測(cè)距基本公式，得到：61調(diào)制頻率與光尺長(zhǎng)度由此可見(jiàn),相位式光電測(cè)距和鋼尺量距有一點(diǎn)相似之處：相當(dāng)于用一支長(zhǎng)度為λ／2

(半波長(zhǎng))

的“光波尺”來(lái)量距,N為“整尺段數(shù)”,(

λ

/

2

)×(

Δφ

/

2π

)為“余長(zhǎng)”。光源的波長(zhǎng)λg

在標(biāo)準(zhǔn)氣象狀態(tài)(t

=15°C

,

p=1013

mPa)計(jì)算而得，因此,調(diào)制光的“光尺長(zhǎng)度”，可由調(diào)制頻率確定:

調(diào)制頻率(概值)與光尺長(zhǎng)度(半波長(zhǎng))7相位式測(cè)距基本公式：調(diào)制頻率f

30

MHz

15

MHz

7.5

MHz1.5

MHz150

KHz光尺長(zhǎng)度

λ／2

5

m

10

m

20

m

100

m

1000

m618二.光電測(cè)距儀及反射器開(kāi)始時(shí),光電測(cè)距儀為一架單獨(dú)的測(cè)量?jī)x器；儀器小型化后,可架設(shè)于經(jīng)緯儀上方、成為測(cè)角和測(cè)距的聯(lián)合體。目前，將測(cè)距儀中的光電發(fā)射和接收系統(tǒng)以及脈沖計(jì)、相位計(jì)等微電子元件和經(jīng)緯儀的瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡組裝在一起，而成為同時(shí)可以測(cè)距和測(cè)角的電子全站儀，一般不再使用單獨(dú)的測(cè)距儀。（一）光電測(cè)距儀619（二）反射器反射器為測(cè)距儀的配套部件。反射器分為全反射棱鏡和反射片兩種，前者經(jīng)常用于控制測(cè)量中長(zhǎng)距離的精密測(cè)距；后者用于近距離的測(cè)距，例如地形測(cè)量和工程測(cè)量。全反射棱鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)反射棱鏡或反光鏡）是用光學(xué)玻璃磨制成的四面體，如同正立方體上切下的一個(gè)角錐體，能使入射光從原光路返回發(fā)射源。61入射光反射光