光電測距儀是一種利用波長為400nm到1000nm的光波作載波來進行精密測距的儀器,屬于電磁波測距儀。由于光電測距儀不斷地向自動化、 數(shù)字化和小型輕便化方向發(fā)展, 大大地減輕了測量工作者的勞動強度, 加快了工作速度, 所以在工程控制網(wǎng)和各種工程測量中, 多使用各種類型的光電測距儀。
光電測距儀按儀器測程大體分三大類:
�。�1) 短程光電測距儀: 測程在3km 以內(nèi), 測距精度一般在lcm 左右。 這種儀器可用來測量三等以下的三角鎖網(wǎng)的起始邊, 以及相應等級的精密導線和三邊網(wǎng)的邊長,適用于工程測量和礦山測量。 這類測程的儀器很多, 如瑞士的 ME3000, 精度可達± (0. 2mm+0. 5 ×10 -6 D ) ; DM 502、 DI3S、 DI4, 瑞典的 AGA-112、 AGA-116, 美國的 HP3820A, 英國的 CD6, 日本的 RED2, SDM3E, 原西德的 ELTA 2, ELDI2 等, 精度均可達±(5mm+5× 10 -6 D ) ; 原東德的 EOT 2000, 我國的 HGC-1、 DCH-2、 DCH3、 DCH-05 等。
短程光電測距儀, 多采用砷化鎵(GaAs 或GaAlAs) 發(fā)光二極管作為光源(發(fā)出紅外熒光) , 少數(shù)儀器也用氦-氖(He-Ne) 氣體激光器作為光源。 砷化鎵發(fā)光二極管是一種能直接發(fā)射調制光的器件, 即通過改變砷化鎵發(fā)光二極管的電流密度來改變其發(fā)射的光強。
(2) 中程光電測距儀: 測程在 3~15km 左右的儀器稱為中程光電測距儀, 這類儀器適用于二、 三、 四等控制網(wǎng)的邊長測量。 如我國的JCY-2、 DCS-1, 精度可達±(lOmm+1 ×10 -6 D ) , 瑞士的 ME5000 精度可達×(0. 2mm+0. 2×10 -6 D ) 、 DI5、 DI20, 瑞典的 AGA-6、 AGA-14A 等精度均可達到±(5mm+5PPm) 。
( 3 ) 遠程激光測距儀: 測程在 15km 以上的光電測距儀, 精度一般可達 ±(5mm+1×10 -6 D ) , 能 滿足國 家 一、 二 等控制 網(wǎng) 的 邊長測 量。 如 瑞典的 AGA-8、 AGA-600, 美國的 Range master, 我國研制成功的 JCY-3 型等。
中、 遠程光電測距儀, 多采用氦-氖(He-Ne) 氣體激光器作為光源, 也有采用砷化鎵激光二極管作為光源, 還有其他光源的, 如二氧化碳(CO2) 激光器等。 由于激光器發(fā)射激光具有方向性強、 亮度高、 單色性好等特點, 其發(fā)射的瞬時功率大, 所以, 在中、遠程測距儀中多用激光作載波, 稱為激光測距儀。
電磁波測距是通過測定電磁波束,在待測距離上往返傳播的時間 D t 2 來計算待測距離 D 的, 如圖 4-1 所示, 電磁波測距的基本公式為
D=1/2ct2d
式中 c ——電磁波在大氣中的傳播速度。
電磁波在測線上的往返傳播時間 D t 2 , 可以直接測定, 也可以間接測定。 直接測定電磁波傳播時間是用一種脈沖波, 它是由儀器的發(fā)送設備發(fā)射出去, 被目標反射回來, 再由儀器接收器接收, 由儀器的顯示系統(tǒng)顯示出脈沖在測線上往返傳播的時間 D t 2 或直接顯示出測線的斜距, 這種測距儀稱為脈沖式測距儀。 間接測定電磁波傳播時間是采用一種連續(xù)調制波, 它由儀器發(fā)射出去, 被反射回來后進入儀器接收器,通過發(fā)射信號與返回信號的相位比較, 即可測定調制波往返于測線的遲后相位差中小于2 π 的尾數(shù)。 用 n 個不同調制波的測相結果, 便可間接推算出傳播時間 D t 2 , 并計算(或直接顯示) 出測線的傾斜距離。 這種測距儀器稱為相位式測距儀。 目前這種儀器的計時精度達10 -10 s 以上, 從而使測距精度提高到 lcm 左右, 可基本滿足精密測距的要求。 現(xiàn)今用于精密測距的測距儀多屬于這種相位式測距儀。
(1)氣象條件對光電測距影響較大,微風的陰天是觀測的良好時機。
�。�2)測線應盡量離開地面障礙物1.3m以上,避免通過發(fā)熱體和較寬水面的上空。
�。�3)測線應避開強電磁場干擾的地方,例如測線不宜接近變壓器、高壓線等。
(4)鏡站的后面不應有反光鏡和其他強光源等背景的干擾。
�。�5)要嚴防陽光及其他強光直射接收物鏡,避免光線經(jīng)鏡頭聚焦進入機內(nèi),將部分元件燒壞,陽光下作業(yè)應撐傘保護儀器。
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