土木工程测量（第3版）课件 4-3：光电测距原理及仪器

相位式测距原理在A点安置测距仪，在B点安置反射棱镜，仪器发射出调制光，经反射后被仪器接收。如果能测出调制光往返传播的时间Δt，即可以计算出仪器至棱镜的距离S

S相位式测距仪一般使用调制光波测距波(Measuringwave)，低频信号载波(Carrierwave)，高频信号调制波(Carrierwavemodulatedbymeasuringwave)相位式测距原理在A点安置测距仪，在B点安置反射棱镜，仪器发射出调制光，经反射后被仪器接收。如果能测出调制光往返传播的时间Δt，即可以计算出仪器至棱镜的斜距S

设测距仪在时刻发射出相位为的信号，在被接收，则信号传播产生的相位延迟为

可表示为Ｎ个整波加一个不足整波的部分，相当于Ｎ个整尺段加一个余长通常将称为“光尺”长度相位式测距与钢尺量距类似吗？？lΔl总距离=nl+Δll:钢尺整尺长度Δl:不足整尺段长度相位式测距原理（续）测相装置只能测定不足整周的部分ΔN（0～2π），因此产生未知数N。可以想象，当光尺长度大于待测距离时，N＝0，故可通过加大调制波长解决未知数N的问题。但另一方面，测相计的精度是一定的（如1/1000），即测距误差与调制波长成正比。为解决这个问题，测距仪采用多级调制频率配合测距：以低调制频率（长波长）保证测程，使最大测尺波长大于标称测程的两倍；以高调制频率（短波长）保证精度。

某测距仪采用两级测尺频率，λ1＝20m，λ2＝2000m，则对应λ1和λ2有若测量1000m内的距离，则Ｎ2＝0，由此可求出Ｎ1的值。实际上，多频率或称为多尺度的概念应用很广泛，例如钟表就是一个典型的例子时针——走得最慢，测大数（小时）分针——走得较快，测相对小的数（分）秒针——走得最快，测最小的数（秒）Thinkover…仪器结构相位式测距仪的基本架构由载波光源产生的光波，经调制器被高频电波调制为连续信号，该信号发射后沿测线到达反射器，经反射后被接收器所接收，进入混频器（Ⅰ）变成中低频的测距信号ｅ测；高频电波的另一路则直接进入混频器（Ⅱ），变成与ｅ测同频率的基准信号ｅ基。由比相器中对ｅ测和ｅ基进行相位比较，由相位差计算出距离值。全站式：全站型电子速测仪TotalStation(全站仪)——电子经纬仪与测距仪的整合视准轴、发光轴与接收轴三轴同轴反射棱镜光电测距的改正计算（1）加常数改正

mm为单位（2）乘常数、气象改正

mm/km为单位（3）倾斜改正D

=（S+加常数+S×乘常数+S×气象改正）×cosα仪器加、乘常数（1）加常数Ｋ加常数是一个与所测距离远近无关的常数，包括主机加常数和棱镜加常数。主机加常数：主机的发射面、接收面与主机中心不一致，以及光电路延迟。棱镜加常数：反射棱镜的等效反射面与棱镜中心不一致。（2）乘常数Ｒ乘常数：仪器的“光尺”长度由晶振频率决定，仪器使用过程中的晶体老化会导致实测频率偏移设计频率，由此产生一个比例常数差。加、乘常数需要定期检定。气象改正和倾斜改正气象改正大气群折射率是载波波长、大气温度、大气压力、大气湿度的函数，因此实际测距时应测定环境气象元素（一般测距温度读至1℃，气压读至1