电磁波测距原理

电磁波测距两点间,测定电磁波往返传递的速度C和时间t,计算距离:1一.电磁波测距的基本工作原理测距仪按不同的电磁波作为载波，分为：微波测距仪红外光测距仪激光测距仪AB测程，A点安置测距仪，B点安置反射器。后二者又称光电测距仪61关于光速光波在真空中的传播速度C0是一个重要的物理量，近代科学实验已精确测定：C0=

(

299792458±1.2

)

m

/

s

。光波在大气中的传播速度C为：2n为大气折射率，为光波波长，t、p为大气温度及气压。关于测定光波往返传播时间光速近于300000

km

/

sec,地面两点间传播时间极短,直接测定时间几乎不可能。因此必须将光波用高频电振荡调制，用脉冲法或相位法间接测定两点间光波传播时间。61关于测距时的大气温度和气压3大气的温度和气压影响其对光波的折射率，从而影响光速和光电测距的计算,其影响与距离的长度成正比。因此，长距离的精密测距必须用空盒气压计与通风温度计，测定观测当时的气温和气压，加以改正。一般情况下只需温度改正。通风温度计空盒气压计61（一）脉冲式测距4将发射光波的光强调制成高频光脉冲，再由时标振荡器产生产生时标脉冲(周期T0)，二者都经过电子门；发射脉冲光打开电子门，反射回来的脉冲光关闭电子门；在开关门之间，时标脉冲计数器计数为m；则mT0

为脉冲光往返传播时间t

，据此可根据光速计算距离：61（二）相位式测距5用高频电振荡(周期T

)将发射光进行振幅调制,使光强随电振荡而产生周期性的明暗(相位φ)变化；调制光在测程上往返传播，同一瞬间仪器的发射光与接收光产生相位差Δφ，据此可算出光波往返传播时间t

。61设光速为C,调制振荡频率为f,振荡周期T=1

/

f,则调制光

的波长为：6调制光在测程的往返传播时间t内，变化N个整周(NT)和一个另数ΔT，即代入电磁波测距基本公式，得到：61调制频率与光尺长度由此可见,相位式光电测距和钢尺量距有一点相似之处：相当于用一支长度为λ／2

(半波长)

的“光波尺”来量距,N为“整尺段数”,(

λ

/

2

)×(

Δφ

/

2π

)为“余长”。光源的波长λg

在标准气象状态(t

=15°C

,

p=1013

mPa)计算而得，因此,调制光的“光尺长度”，可由调制频率确定:

调制频率(概值)与光尺长度(半波长)7相位式测距基本公式：调制频率f

30

MHz

15

MHz

7.5

MHz1.5

MHz150

KHz光尺长度

λ／2

5

m

10

m

20

m

100

m

1000

m618二.光电测距仪及反射器开始时,光电测距仪为一架单独的测量仪器；仪器小型化后,可架设于经纬仪上方、成为测角和测距的联合体。目前，将测距仪中的光电发射和接收系统以及脉冲计、相位计等微电子元件和经纬仪的瞄准望远镜组装在一起，而成为同时可以测距和测角的电子全站仪，一般不再使用单独的测距仪。（一）光电测距仪619（二）反射器反射器为测距仪的配套部件。反射器分为全反射棱镜和反射片两种，前者经常用于控制测量中长距离的精密测距；后者用于近距离的测距，例如地形测量和工程测量。全反射棱镜（简称反射棱镜或反光镜）是用光学玻璃磨制成的四面体，如同正立方体上切下的一个角锥体，能使入射光从原光路返回发射源。61入射光反射光