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激光测距仪本文重定向自 雷射測距儀

由加拿大Newcon公司生产的LRB20000军用激光测距仪,最远可测达20公里

激光测距仪(英语:Laser rangefinder)是一种利用激光束测定距离的仪器

其基本原理是,向待测距的物体发射激光脉冲并开始计时,接收到反射光时停止计时。这段时间即可以转换为激光器与目标之间的距离。

激光测距仪也可以发射多次激光脉冲,通过多普勒效应来确定物体是在远离还是在接近光源。

由于光速太快,这种仪器在测量近距离时并不准确。在需要小于毫米级别的高精度测距时,三角测量法更为适宜。


激光脉冲

就是字面上的意思

精确性

误差范围

计算与公式

A、B两点距离由下列式子给出:

D距离c是光速,t是A和B之间往返的时间量。

其中φ是光传播产生的相位延迟,ω是光波的角频率。 然后用等式中的值代替:

在这个等式中,λ是波长c / f ; Δφ是不满足π的相位延迟的一部分(即φ模数π); Ñ是往返的波的整数倍半周期和Δ Ñ剩余小数部分。

技术

飞行时间技术(time of light)

测量光射入到目标再返回的时间值,透过已知的光速,以及测得的准确时间计算,可算得距离。当有许多光依照顺序性发射,会使用平均时间作为准确时间,且这种技术需要非常精准的亚纳秒定时电路。

多频相位移技术(Multiple frequency phase-shift)

测量多个反射频率的相位移,并将其带入特定方程式以计算。

干涉测量术(Interferometry)

用来测量距离变化的技术,且是目前最准确有用的技术。

应用层面

军事

3D打印

激光测距仪被用在识别三维物体,建模,与多种计算机视觉判别相关领域。此技术形成飞行时间三维扫描器的核心。相较于军事等级的测距仪,在单向或360度的模式中,一般的激光测距仪也提供高精准度扫描能力。

目前已开发出许多算法来合并单一物体从多个角度测得的范围数据,并以尽可能小的误差生成完整三维模型。激光测距仪相比起其他计算机视觉领域的优势之一是,不需提供两个有关联的图像来提供立体方法中的深度资讯。

透过使用激光测距仪,计算机视觉判别技术通常拥有0.1毫米以下的深度分辨率。

林业

在林业中,是使用特殊的激光测距仪,该测距仪装备有防叶过滤器并与反射镜一起使用。激光光只会从该反射镜反射,因此可以确保距离测量的准确性。此种测距仪可用于森林清点(forest inventory)

运动

激光测距仪可有效应用在需要精准测距的运动,像是高尔夫,打猎,射箭。许多测距离具有角度范围补偿(ARC:angle range compensation),多距离能力,斜率计算,JOLT(计算目标被锁定的震动),Pin-seeking。[1] 角度范围补偿可以用步枪法英语Rifleman's rule来计算,但在野外打猎时,使用测距仪进行测量则较为容易方便。在高尔夫中时间是相当重要的,激光测距仪可以快速有效的测量球到旗子的距离。[2]美东的许多猎人不常用测距仪,但美西猎人需要测距仪,因为狩猎的空间较大,须测量的距离较长。

工业生产过程

在钢铁产业库存管理系统与生产的自动化过程中所使用。

激光测量仪器

1993年在法国推出徕卡测量系统,该系统使用激光测距仪取代传统卷尺,并将此投入建筑,装修等产业。传统上,要用卷尺房间类的大型物体或空间,需要由一个人将卷尺固定在墙的一端,另一个人拉伸卷尺直线到墙的另一端。若使用激光测量工具,只需要一名操作员即可完成测量工作。测量建筑物或树木等高大物体时,亦可用激光测距仪以毕氏定理测量其高度。单次测量上卷尺可能较为精准,但激光测量工具可以经由多次测量并校正而提升精准度。另外,激光测量工具具有简单的计算能力,可计算面积或体积,以及公制、英制等单位上的转换。这一类产品可以在硬件商店或线上商店购得。

价格

取决于激光测距仪的品质与用途,它的价格会有所不同。军事等级的测距仪,在使用上需要非常精确且使用距离必须很远,因此造价可能会超过数十万美元。而在民用产业中,像是打猎或高尔夫领域,测距仪的价格则会较实惠。[3]

安全性

激光测距仪的安全等级被分为四个主等级与数个次等级,用于消费者的测距仪通常为主等级一或二,并认为是相对安全的。[4]而大多数军事用的测距仪的能量等级超过主等级二。但无论安全等级为何,都应避免直接照射到眼睛。

参考资料

  1. ^ Best Golf Rangefinders - 2016 Reviews (Updated). Grumpy Gopher. 2016-05-27 [2016-12-06]. (原始内容存档于2018-01-04) (美国英语).
  2. ^ 5 Best Golf Rangefinder Reviews 2017, Buying Guide & Ultimate Comparison Chart. www.top5reviewspot.com. [2017-01-30]. (原始内容存档于2017-02-28) (美国英语).
  3. ^ Laser Rangefinder Cost. OpticsPlanet. [2017-04-11]. (原始内容存档于2017-04-11) (英语).
  4. ^ Laser Standards and Classifications. www.rli.com. [2017-04-11]. (原始内容存档于2017-04-08).



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