《精密距离测量》PPT课件.ppt

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1、控制测量技术第四章精密距离测量4.1概述1．直接法测距采用已知长度的测尺、测规等与被测距离进行直接比对。优点：测量过程直观，测量设备相对简单，也能达到较高的测量精度。缺点：(1)测尺的测程较短，较长的的距离需要串尺测量；(2)跨越山沟、河谷等困难；(3)劳动强度大，效率低。2．间接法测距对一个间接量进行观测，通过计算得到被测距离。特点：总的来说这种测量方法测程还是有限（一般为几百米），精度也不高（约为万分之一）。间接法测距为以后的电磁波测距提示了一个思路。4.1.1电磁波测距的基本方法EDM—ElectronicDistanceMeasuring利用电磁波作

2、为载波与调制波进行距离测量。基本公式：D=VT/2电磁波波谱：电磁波测距基本公式：4.1.1电磁波测距的基本方法4.1.2电磁波测距仪的分类和分级1．电磁波测距仪的分类1）按测量信号往返传播时间的方法不同，分为脉冲式测距仪和相位式测距仪两类，脉冲式测距仪直接测定t，而相位式测距仪间接测定t。2）按电滋波测距仪的载波源的不同，分为激光测距仪、红外测距仪、微波测距仪三类。其中激光测距仪与红外测距仪又统称光电测距仪。3）按照测程的长短不同，分为短程测距仪、中程测距仪和远程测距仪。通常认为，测程在3㎞以内，为短程测距仪，测程在3～15㎞范围内为中程测距仪，测程超过1

3、5㎞的为远程测距仪。2．电磁波测距仪的分级电磁波测距仪的测距精度常用下式表示：mD＝±（a＋×b*D）式中：mD——测距中误差（mm）；a——固定误差（mm）；b——比例误差系数（mm/km）；D——两点间的距离（km）。按1㎞的测距中误差将测距仪分为四级：Ⅰ级：ｍD≤2mm；Ⅱ级：2㎜＜ｍD≤5mm；Ⅲ级：5mm＜ｍD≤10mm；Ⅳ级：10mm＜ｍD≤20mm。4.2电磁波测距的基本原理电磁波测距基本公式：4.2.1脉冲式测距基本原理由脉冲发射器发射一束光脉冲，经发射光学系统投射到被测目标。同时，由取样棱镜取出一小部分光脉冲送入光电接收系统，作为计时的起点

4、；由被测目标反射回来的光脉冲也通过接收系统，作为计时的终点。由此可求得脉冲信号在测线上往返传播的时间t2D，进而计算出被测距离。被测目标4.2.2相位式测距的基本原理由载波源产生的光波经调制器被高频电波所调制，成为连续调制信号。该信号经测量路线经反射器反射后被接收器接收，再进入混频器(Ⅰ)，变成低频(或中频)测距信号。另外在高频电波对载波进行调制的同时，仪器发射系统还产生一个高频信号，此信号经混频器(Ⅱ)混频后成为低频(或中频)基准信号。两路信号在比相器中进行相位比较，计算出测距信号在两倍测线距离上传播所产生的相位差，进而显示出被测距离。相位法测距原理示意图

5、调制器显示器比相器信号接收器反射器4.2.2相位式测距的基本原理关于信号、载波和调制波：测距信号（频率较低）载波信号（频率较高）调制波（频率较高，含有测距信号）相位法测距基本公式：关于D=λ/2•N+ΔN）=U（N+ΔN）λ/2，等效测尺长度。相位法测距仅能测出ΔN，无法测出N。当D<λ/2时,可测定D；当D>λ/2时,不能确定D。测相精度是一个相位长度的1/1000。为解决精度与测程矛盾，实用上采用数把测尺。长尺控制测程；短尺保证精度。例：u1=10m，u2=1000m，ΔN1=0.128,ΔN2=0.381,D=381.28m。全反射棱镜测距的合作目标。

6、特点：全反射；入射光与反射光平行。棱镜有常数，为零或负值。使用时，为保证有效反射，常采用棱镜组。4.4测距的误差分析4.4.1测距误差的主要来源测距公式：取全微分并表示为中误差形式：考虑到周期误差的测定误差mA和对中误差mg,测距误差的完整形式：测距精度公式的分析：一般式：测距误差分两类：1.与距离有关，称比例误差；2.与距离无关，称固定误差。固定误差比例误差有时用更简化形式：4.4.2测距精度估计1．与距离有关的误差1）真空中光速测定误差真空中光速值是用一定的实验方法求得的，光速值的相对误差为4×10-9，真空中光速值的测定误差可忽略不计。2）大气折射率

7、测定误差当要求测距精度达到10-6时，则折射率精度也应达到10-6。由此，温度误差应小于±1℃，气压误差应小于±2．5mmHg。3）测距频率误差测距频率决定了测尺长度，它的误差将直接影响测距精度。对于短程测距仪，频率误差一般可以不考虑；而对于精密的长距离测量，必须考虑此项误差。2．与距离无关的误差1)测相误差对于数字测相方式的仪器，其测相精度取决于数字相位计的检相精度和分辨率，同时，测相误差还包括束相误差(照准误差)、幅相误差以及噪音误差。2）仪器和反射镜的对中误差一般光学对中器的对中误差，小于±1mm。3）仪器加常数的测定误差仪器加常数是由于仪器的光学回路

8、、电路时间延迟以及仪器反光镜的偏心等因素的综合影响而