电磁波测距教学ppt课件

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1、第四章电磁波测距仪及其距离测量桂林理工大学土建学院第四章电磁波测距仪及其距离测量4.1电光调制和光电转换4.2电磁波测距仪分类4.3脉冲法测距的基本原理及应用4.4相位法测距的基本原理及应用4.6光波测距仪的合作目标4.7光波测距仪的检验4.8电磁波在大气中的传播4.9光波测距成果的归算4.10光波测距的误差来源及精度估计4.13全站仪原理原振幅不变Jm=I0·sinωt4.1.1调制的意义和分类调制器JtJtI0电磁波测距仪中的光波调制是利用了某些物体在外信号的作用下所具有的物理现象和效应（如光电效应、磁光效应，声光效应等），其调制方

2、式有两种：内调制和外调制。光波调制：使光波的振幅、频率或相位发生有规律变化的过程。调制有调幅、调频、调相三种。激光测距仪大多用调幅。内调制：在激光器内采取措施来完成调制过程。激光器和调制器是一个整体。GaAs半导体激光器或发光二极管。外调制：激光器和调制器是分离的两个部分。激光器发出一定光强的光束，通过调制后，成为强度不断变化的光波。He-Ne激光器。电光调制：利用调制器（外调制）使相位差呈不断的周期性变化。4.1.2晶体电光调制分类：DKDP调制器（起偏片、双折射晶体、检偏片），克尔盒调制器。采用砷化镓（GaAs）二极管发射红外光的红外测

3、距仪，发射光强直接由注入电流调制，发射一种红外调制光，称为直接调制，故不再需要专门的调制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式测距仪，必须采用一种调制器，其作用是将测距信号载在光波上，使发射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。调制光GaAs发光管光强t光强t4.1.3光电转换采用光电转换器件（光电二极管）将光信号转变为电信号。测距仪中常用的光电转换器件有光电二极管（光电效应）和光电倍增管（光电效应、放大效应）。4.1.4光电混频光电倍增管本身是一个混频器，有混频作用—把高频信号变为中、低频信号，不需专设混频线路。在光电测距仪中，接收

4、器的信号为光信号。为了将此信号送到相位器进行相位比较，必须把光信号变为电信号。第四章电磁波测距仪及其距离测量4.1电光调制和光电转换4.2电磁波测距仪分类4.3脉冲法测距的基本原理及应用4.4相位法测距的基本原理及应用4.6光波测距仪的合作目标4.7光波测距仪的检验4.8电磁波在大气中的传播4.9光波测距成果的归算4.10光波测距的误差来源及精度估计4.13全站仪原理电磁波：根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场。这种变化的电场和磁场交

5、替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。4.2.1电磁波和电磁波谱不同的波源产生不同的电磁波。电磁波：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。电磁波谱图：电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列。4.2.2电磁波测距基本原理公式设电磁波在大气中传播速度为C，当它在距离D上往返一次的时间为t2D，则有：通过测定电磁波（无线电波或光波）在待测距离两端点间往返传播的时间，利用电磁波在大气中的传播速度来确定其距离测定t方法有：①直接测时（脉冲法）--脉冲式测距仪:直接测定仪器所发射的脉冲信号往返于被测距离的

6、传播时间以获得距离。②间接测时（相位法）--相位式测距仪:测定仪器所发射的测距信号往返于被测距离的滞后相位φ来间接推求信号的传播时间以获得距离。1975年，IUGG将真空中的C值定为299792458±1.2m/s，在大气中传播也可达到10E-06精度，对距离的结果可忽略。核心问题是解决测时问题。差之ns，错之dm。直接测时这类脉冲式测距仪，因其精度较低，以前通常只用于精度较低的远距离测量、地形测量、免棱镜和炮瞄雷达测距，现在可用于高精度测距。脉冲法测距相位法测距f为调制信号的频率欲达10E-10s的测时精度，难；但达的测相精度易于实现。故

7、电磁波测距仪中相位式测距仪居多。除原子钟(10E-12s)外无如此精密时标4.2.3电磁波测距仪的分类按测定t的方法按载波按测程按载波数按反射目标徕卡DISTOA3手持测距仪A代表固定误差，单位mm，主要由仪器加常数的测定误差、对中误差、测相误差等引起。该误差与测量的距离无关，即不管实际距离多长，都存在不大于该值的固定误差（1-5mm）。B代表比例误差系数。主要由仪器频率误差、大气折射率误差引起。B的单位为ppm，是百分之几的意思，它由生产厂家给定，用来表征比例误差中比例的大小，为一固定值。一般在1-5ppm之间。D的单位为Km，即D*10

8、-6mm,为一变化值。一旦距离确定，则比例误差部分就会确定。4.2.4电磁波测距仪的分级电磁波测距仪的精度公式：mD=A+B·D现行《城市测量规范》将电磁波测距仪划分为以下几级：