激光測距粗劃分為(wei) 兩(liang) 種，第一種原理大致是光速和往返時間的乘積的一半，就是測距儀(yi) 和被測量物體(ti) 之間的距離，以激光測距儀(yi) 為(wei) 例；第二種是以激光位移傳(chuan) 感器原理為(wei) 原理的方法的。

　　激光的測量方法大致有三種，脈衝(chong) 法（激光回波法），相位法，三角反射法。脈衝(chong) 法測量距離的精度一般是在+/- 1米左右。另外，此類測距儀(yi) 的測量盲區一般是15米左右。三角法用來測量2000mm以下短程距離（行業(ye) 稱之為(wei) 位移）時，精度最高可達1um。相位式激光測距一般應用在精密測距中，精度一般為(wei) 毫米級。激光回波分析法則用於(yu) 遠距離測量。

1第一類測距

　　如果光以速度c在空氣中傳(chuan) 播在A、B兩(liang) 點間往返一次所需時間為(wei) t，則A、B兩(liang) 點間距離D可用下列表示。

　　D=ct/2                                                          式1.1

　　式中：

　　D——測站點A、B兩(liang) 點間距離；

　　c——光在大氣中傳(chuan) 播的速度；

　　t——光往返A、B一次所需的時間。

　　由上式可知，要測量A、B距離實際上是要測量光傳(chuan) 播的時間t，根據測量時間方法的不同，激光測距儀(yi) 通常可分為(wei) 脈衝(chong) 式和相位式兩(liang) 種測量形式。

2 第二類測距

　　激光位移傳(chuan) 感器能夠利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。激光位移傳(chuan) 感器（磁致伸縮位移傳(chuan) 感器）就是利用激光的這些優(you) 點製成的新型測量儀(yi) 表，它的出現，使位移測量的精度、可靠性得到極大的提高，也為(wei) 非接觸位移測量提供了有效的測量方法。

　　按照測量原理,激光位移傳(chuan) 感器原理分為(wei) 激光三角測量法和激光回波分析法,激光三角測量法一般適用於(yu) 高精度、短距離的測量，而激光回波分析法則用於(yu) 遠距離測量。

3測量方法一：相位式激光測距

　　相位式激光測距儀(yi) 是用無線電波段的頻率，對激光束進行幅度調製並測定調製光往返測線一次所產(chan) 生的相位延遲，再根據調製光的波長，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經往返測線所需的時間。

　　若調製光角頻率為(wei) ω，在待測量距離D上往返一次產(chan) 生的相位延遲為(wei) φ，則對應時間t 可表示為(wei) ：

　　t=φ/ω                                            式3.1

　　將此關(guan) 係代入（1.1）式距離D可表示為(wei)

　　D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ) = c/4f (N+ ΔN )=U(N+)   式3.2

　　式中：

　　φ——信號往返測線一次產(chan) 生的總的相位延遲。

　　ω——調製信號的角頻率，ω=2πf。

　　U——單位長度，數值等於(yu) 1/4調製波長

　　N——測線所包含調製半波長個(ge) 數。

　　Δφ——信號往返測線一次產(chan) 生相位延遲不足π部分。

　　ΔN——測線所包含調製波不足半波長的小數部分。

　　ΔN=φ/ω

　　在給定調製和標準大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個(ge) 常數，此時距離的測量變成了測線所包含半波長個(ge) 數的測量和不足半波長的小數部分的測量即測N或φ，由於(yu) 近代精密機械加工技術和無線電測相技術的發展，已使φ的測量達到很高的精度。

　　為(wei) 了測得不足π的相角φ，可以通過不同的方法來進行測量，通常應用最多的是延遲測相和數字測相，目前短程激光測距儀(yi) 均采用數字測相原理來求得φ。

　　由上所述一般情況下相位式激光測距儀(yi) 使用連續發射帶調製信號的激光束，為(wei) 了獲得測距高精度還需配置合作目標，而目前推出的手持式激光測距儀(yi) 是脈衝(chong) 式激光測距儀(yi) 中又一新型測距儀(yi) ，它不僅(jin) 體(ti) 積小、重量輕，還采用數字測相脈衝(chong) 展寬細分技術，無需合作目標即可達到毫米級精度，測程已經超過100m，且能快速準確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測量、房屋建築麵積測量中最新型的長度計量標準器具。現應用最多的是leica公司生產(chan) 的DISTO係列手持式激光測距儀(yi) 。

4 測量方法二：脈衝式激光測距

　　脈衝(chong) 激光測距簡單來說就是針對激光的飛行時間差進行測距，它是利用激光脈衝(chong) 持續時間極短，能量在時間上相對集中，瞬時功率很大的特點進行測距。在有合作目標時，可以達到很遠的測程；在近距離測量（幾千米內(nei) ）即使沒有合作目標，在精度要求不高的情況下也可以進行測距。該方法主要用於(yu) 地形測量，戰術前沿測距，導彈運行軌道跟蹤，激光雷達測距，以及人造衛星、地月距離測量等。

圖4.1脈衝(chong) 式激光測距原理圖

　　脈衝(chong) 式激光測距原理如圖4.1所示。由激光發射係統發出一個(ge) 持續時間極短的脈衝(chong) 激光，經過待測距離L之後，被目標物體(ti) 反射，發射脈衝(chong) 激光信號被激光接收係統中的光電探測器接收，時間間隔電路通過計算激光發射和回波信號到達之間的時間t，得出目標物體(ti) 與(yu) 發射出的距離L。

　　其精度取決(jue) 於(yu) ：激光脈衝(chong) 的上升沿、接收通道帶寬、探測器信噪比和時間間隔精確度。

5 測量方法三：三角法激光測距

　　激光位移傳(chuan) 感器的測量方法稱為(wei) 激光三角反射法，激光測距儀(yi) 的精度是一定的，同樣的測距儀(yi) 測10米與(yu) 100米的精度是一樣的。而激光三角反射法測量精度是跟量程相關(guan) 的，量程越大，精度越低。

　　激光測距的另一種原理是激光三角反射法原理：半導體(ti) 激光器1被鏡片2聚焦到被測物體(ti) 6。反射光被鏡片3收集，投射到CCD陣列4上；信號處理器5通過三角函數計算陣列4上的光點位置得到距物體(ti) 的距離。

圖5.1激光三角法

　　激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向物體(ti) 表麵，經物體(ti) 反射的激光通過接受器鏡頭，被內(nei) 部的CCD線性相機接受，根據不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個(ge) 光點。根據這個(ge) 角度即知的激光和相機之間的距離，數字信號處理器就能計算出傳(chuan) 感器和被測物之間的距離。

　　同時，光束在接收元件的位置通過模擬和數字電路處理，並通過微處理器分析，計算出相應的輸出值，並在用戶設定的模擬量窗口內(nei) ，按比例輸出標準數據信號。如果使用開關(guan) 量輸出，則在設定的窗口內(nei) 導通，窗口之外截止。另外，模擬量與(yu) 開關(guan) 量輸出可設置獨立檢測窗口。

　　常用在鐵軌、產(chan) 品厚度、平整度、尺寸等方麵。

6 測量方法四：激光回波法

　　激光位移傳(chuan) 感器采用回波分析原理來測量距離可以達到一定程度的精度。傳(chuan) 感器內(nei) 部是由處理器單元、回波處理單元、激光發射器、激光接受器等部分組成。激光位移傳(chuan) 感器通過激光發射器每秒發射一百萬(wan) 個(ge) 脈衝(chong) 到檢測物並返回至接收器，處理器計算激光脈衝(chong) 遇到檢測物並返回接收器所需時間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結果進行的平均輸出。

圖6.1 激光回波法

　　其原理與(yu) 脈衝(chong) 式激光測距類似，又稱脈衝(chong) 回波法，用於(yu) 激光位移傳(chuan) 感器。

7“安全”和“不安全”

　　目前，市場上的手持式激光測距儀(yi) 的工作物質主要有以下幾種：工作波長為(wei) 905納米和1540納米的半導體(ti) 激光，工作波長為(wei) 1064納米的YAG激光。1064納米的波長對人體(ti) 皮膚和眼睛是害的，特別是如果眼睛不小心接觸到了1064納米波長的激光，對眼睛的傷(shang) 害可能將是永久性的。所以，在國外，手持激光測距儀(yi) 中，完全取締了1064納米的激光。在國內(nei) ，某些廠家還有生產(chan) 1064納米的激光測距儀(yi) 。

　　對於(yu) 905納米和1540納米的激光測距儀(yi) ，我們(men) 就稱之為(wei) “安全”的。對於(yu) 1064納米的激光測距儀(yi) ，由於(yu) 它對人體(ti) 具有潛在的危害性，所以我們(men) 就稱之為(wei) “不安全”的。