激光测量技术重点
1、如何获得线偏正光？
利用偏振片获得偏振光、反射和折射产生的偏振、利用双折射产生偏振
2、反射和折射产生偏正光的原理
让自然光以布儒斯特角入射，透射光为P光，偏振方向实在入射面的，与入射面平行的光，反射光为S光，都为线偏光。
3、利用双折射产生偏振制造的棱镜，为了提高棱镜透过率，都选择透射光为P 光。
4、玻片
5、半波片：线偏振光通过半波片后，仍是线偏振光，但其偏振化方向转过了2α，圆偏振光入射时，出射光是旋向相反的圆偏振光，一般用于x,y两偏振方向间的转换。
四分之一波片：
1）.线偏振光振动方向与1/4波片成45度，出射为圆偏振光;
2.）圆偏振光通过1/4波片后，变为线偏振光，其振动方向与光轴方向45度; 一般用于圆偏光与线偏光方向间的转换。
6、什么是受激辐射？
受激辐射：受激辐射产生的光子与引起受激辐射的外来光子具有相同的特征（频率、相位、振动方向及传播方向均相同）
7、泵浦分类：光泵、电泵浦、化学泵浦、热泵浦
8、激光产生的基本条件及阈值条件
三要素: 1. 泵浦2. 增益介质3. 谐振腔
阀值条件: 光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的
各种损耗之和.
9、激光的基本的物理性质。
方向性、高亮性、单色性、相干性
激光单色性的好坏可以用频谱分布的宽度(线宽)描述。（线宽比较窄）
方向性最好的是气体激光器。
相干性：时间相干性（计算相干长度）、空间相干性
10、如何获得单模：短腔法
11、高斯光束
聚焦条件：短焦距透镜，束腰远离透镜
可利用倒置望远镜可实现激光光束的准直
12、稳频的必要性：在精密计量中，通常以波长为基准，测量精度很大程度上决定于波长的精确程度。
13、主动稳频的方法：1.兰姆(Lamb)下陷法2. 饱和吸收法3. 塞曼效应法4. 双纵模稳频5.无源腔稳频。双频激光器:由塞曼效应制成的激光器，还可以使用声光调制。获得频率稳定度最高的：饱和吸收法。
14、什么是塞曼效应，塞曼效应稳频的基本原理是什么？
塞曼效应:原子能级在磁场作用下发生分裂的现象。根据激光器输出的两圆偏振光光强的差别来判断谐振频率偏离中心频率的方向和程度。
15、以塞曼效应产生双频激光进行稳频用在干涉仪上有什么特点？（交流、外差干涉仪）
由双频激光器构成的干涉仪具有较强的抗干扰能力，可用于工业中的精密计量。
16、激光调制：声光、电光、磁光。磁光主要用在光学隔离器。声光调制由于
是布拉格声光衍射，可以使一级光产生平移，产生双激光。
17、左旋圆偏光和右旋圆偏光即使有相位差，合成后仍为线偏光。
18、单频激光干涉仪组成：1.激光干涉仪光路系统2.干涉条纹计数和处理测量结果的电子系统3.机械系统
激光干涉仪光路系统主要包括：光源、分束器和反射器。常用的光源为He-Ne 激光器：（激光的功率和频率稳定性高、连续方式运转、在可见光和红外光区域有谱线）
19、激光干涉仪常用的分光方法（1）分波阵面法（2）分振幅法
（3）分偏振法（PBS）（4）衍射分光法
20激光干涉仪常用的反射器：平面反射器（特点：对偏转将产生附加的光程差）、角锥棱镜反射器（特点：可消除偏转将产生附加的光程差，抗偏摆和俯仰）、直角棱镜反射器（特点：只对一个方向的偏转敏感）、猫眼反射器（特点：透镜和反射镜一起绕C点旋转，光程保持不变；容易加工，不影响偏振光的传输）21、单频激光干涉仪为什么需要移相，移相后信号有何特点？双频激光干涉仪需要移相吗？
双频激光干涉仪不需要移相，因为它有一个载波信号，频率的变大和变小就对应着反射镜的移动的方向向近端移还是向远端移。
22、单频激光干涉仪有什么缺点，双频激光干涉仪有什么优点，设计的出发点是什么？
23、塞曼效应和声光调制是实现光学“拍”的常用方法。
24、利用激光移相干涉测试技术可以快速而高准确度地检测波面面形误差，可达到1/100波长的测试不确定度。是测量粗糙度的重要方法。
25、什么是全息？
透射光的一部分就能重新模拟出原物的散射波前，重现一个与原物非常逼真的三维图像。
26、全息技术两步成像即全息图的记录和物光波的再现。
27、全息干涉测量技术特点：
1）一般干涉测量只可用来测量形状比较简单的高度抛光表面的工件，
而全息干涉测量能够对具有任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，精度可达光波波长数量级。
2）由于全息图再现具有三维性质，故用全息技术就可以从许多不同
视角去观察一个形状复杂的物体，一个干涉测量全息图可相当于用一
般干涉测量进行的多次观察。
3)全息干涉测量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行比对，因而可以探测物体在一段时间内发生的任何改变。
4)不足：测量范围小，仅几十微米左右。
28、光学粗糙表面检测的干涉测量方法，散斑干涉测量。
概念：散斑：当一束激光照射到物体的粗糙表面（例如铝板）上时，在铝板前面的空间将布满明暗相间的亮斑与暗斑，这些亮斑与暗斑的分布杂乱，故称为散斑（Speckle）。
实质：经粗糙表面漫反射后的光，空间干涉的结果，所以不是物面的像，其分布与被照射的表面有关。
散斑形成条件：
1）必须有能发生散射的粗糙表面；为了使散射光较均匀，则粗糙表面的深度必
须大于光波波长。
2）入射光的相干度足够高，如使用激光。
散斑类型：自由空间散斑，像面散斑。有什么不同？
29、被激光照射的粗糙物面在透镜的像面上形成散斑图，此方法称散斑照相。同全息一样, 散斑照相并不能提供测量的一些信息。如果利用全息技术记录某一时刻的散斑信息, 利用变化前后形成的散斑干涉, 可以进行测量工作。
30、电子散斑技术：用视频摄像系统代替照相处理，用电子技术和计算机技术代替光学记录技术。
特点：原始的散斑干涉场由光电器件（一般为CCD探测器）转换成电信号记录下来，用电子技术方法实现信息的提取，形成的散斑场可以直接显示和保存，操作简单、实用性强，自动化程度高，可以进行静动态测量。
31、最常用的马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）光纤干涉仪优点：无返回光，不影响光源的稳定性。输出的两路干涉信号反相，非常便于后续电路作辨向、细分等处理
32、萨格奈克(Sagnac)光纤干涉仪是严格共路的干涉系统。
当闭合光纤静止时，两光束传播路径相同。两光纤拳相对惯性空间以转速ω转动时，则两路光产生非互易性光程差，其干涉图样可反映出光程差和位相变化。测量角速度。灵敏度高、无机械转动部分、体积小、成本低、结构紧凑等。
33、法布里-珀罗(Fabry-Perot)光纤干涉仪特点：多光束干涉，在干涉条纹的峰值处衰减异常迅速，高灵敏度。
34、传统干涉仪的缺点：
需要导轨,计时从始态到终态全部过程,中间不允许掉电；
计数时间长，测量长度较大时耗时长,易受环境因素的影响；
无零位，增量式测量, 不能测量绝对位移。
合成波长法可以克服以上缺点。
采用小数重合法的典型仪器是柯氏(Kosters)干涉仪。当时主要用来测量量块。
35、拍波干涉仪的基本功能：求出合成波的条纹小数。
此处的合成波长法与第6章激光相位干涉测量技术合成波长不是一个概念，这个是干涉概念，最后产生干涉测量方法。那个是对光的强度进行调制，而不是干涉原理。
Chapter 3
36、光的波长短，对很小的孔/屏、狭缝/细丝才有明显的衍射现象；
37、单缝衍射测量仪器测量量程0.01mm-0.5mm。对于细丝为0.01-0.1mm.
38、激光衍射测量方法1、间隙测量法2、反射衍射测量法
3、分离间隙法
4、互补测屏法
5、爱里斑测量法
6、衍射频谱检测法
39、反射衍射测量法利用试件棱缘和反射镜构成的狭缝来进行衍射测量的。特点：1、灵敏度提高一倍2、入射光可以以一定角度入射，布置方便
40、测量细丝的直径的方法（ppt)
Chapter 4
41、直线度误差是指被测实际轮廓线相对于理想直线的变动量；
42、激光准直仪按工作原理可分为
1) 振幅测量法2) 干涉测量法3) 偏振测量法
43、振幅测量型准直仪提高基准精度的常用方法
1.菲涅耳波带片法
2. 位相板法
干涉测量法是在以激光束作为直线基准的基础上，又以光的干涉原理进行读数来进行直线度测量的。
44、激光器的漂移：平漂和角漂
45、平漂在近端测量，补偿元件采用平板玻璃角漂在远端测量，通过控制扩束镜的横向移动来补偿
46、四自由度测量系统及ppt36
47、为减小激光器输出光束的漂移，可以采取以下措施：1. 热稳定装置2. 光束补偿装置3. 主动温控加热器4. 其他措施
48、激光器准直扩束1）开普勒式望远镜2）伽利略式望远镜
49、第六章：什么是多普勒效应？
50、激光多普勒测速仪的组成
1.激光器：多普勒频移相对光源波动频率来说变化很小，因此必须用频带窄及能量集中的激光作光源；为便于连续工作，通常使用气体激光器。氩离子激光器: 功率较大，信号较强，用得最广。
2.光学系统;双散射型：散射光的频差与光电探测器的方向无关，使用时不受现场条件的限制，可在任意方向测量，且可使用大口径的接收透镜，粒子散射的光能量极大地得到利用，信噪比高。
3.信号处理系统：1）频率跟踪法2）频率计数法.最常用的是频率计数法
49、多普勒全场测速技术(Doppler Global Velometer DGV)基本原理：利用了某些物质的选择吸收特性，把多普勒频移转换成光的强度，通过视频相机拍摄后进行处理，获得全场的速度信息，从而实现全场、实时的三维测量。核心鉴频器。
50、什么是光学鉴频器？
优点：鉴频通常使用电路，但是电路只能单路进行，不能并行工作，但是光学鉴频器可以并行工作，可以同时进行多点鉴频，得到频率差。
51、激光扫描测径技术
（1）转镜扫描测径原理
用一束平行光以恒定的速度扫描线材，并由放在线材对面的光电接收器接收，投射到光电接收器上的光线在光束扫描线材时被遮断，所以光电接收器输出的是一个方波脉冲，脉冲宽度与线材直径成正比。
测定直径范围110mm~180mm，测定误差为30~40μm
（2）音叉扫描测径：对于线径在0.5mm以下的物体
（3）扫描镜电流计测径
（4）位相调制扫描测量技术
52、激光测距技术
常用的测距技术:雷达测距超声测距红外测距激光测距
远距离(几千米)测量的技术:激光相位测距脉冲激光测距
激光相位测距原理：通过对光的强度进行调制来实现的(与第二章比较）
脉冲激光测距：地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪，以及人造卫星、地球到月球距离的测量极远距离等
脉冲激光测距仪的设计-课程设计
目录 第一章绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 第二章脉冲激光测距仪的工作原理 (2) 2.1测距仪的简要工作原理 (2) 第三章脉冲激光器的结构及工作过程 (3) 3.1激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) 3.1.1测距仪的大致结构组成 (3) 3.2主要的工作过程 (4) 3.3主要部件分析： (4) 3.3.1激光器（一般采用激光二极管） (4) 3.3.2激光二极管的特性 (5) 3.3.3光电器件（采用雪崩光电二极管APD） (6) 第四章影响测距仪的各项因素 (7) 4.1光脉冲对测距仪的影响 (7) 4.2发散角对测距仪的影响 (8) 第五章测距仪的光电读数显示 (9) 5.1距离显示原理及过程 (9) 5.2测量精度分析 (10) 5.3总述 (11) 参考文献 (11)
第一章绪论 1.1设计背景 在当今这个科技发达的社会，激光测距的应用越来越普遍。在很多领域，如电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，军事，农业，林业，房地产，休闲、户外运动等都可以用到激光测距仪。 激光测距仪一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。 当前激光测距仪的发展趋势是向测量更安全、测量精度高、系统能耗小、体积小型化方向发展。激光测距仪一般采用两种方法来测量距离：脉冲法和相位法。而其中脉冲激光测距的应用领域也是越来越宽广，比如，地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪以及人造卫星、地球到月亮距离的测量等。脉冲激光测距法是利用激光脉冲持续时间非常短，能量相对集中，瞬时功率很大（可达几兆瓦）的特点，在有合作目标的情况下，脉冲激光测距可以达到极远的测程；如果只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射所取得的微弱反射信号，也是可以测距的。因而脉冲激光测距法应用较多。
三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用
三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用 徐晓雄刘松林李白 随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20世纪90年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。
使用国产地面激光扫描仪扫描的输电线三维模型 三维激光扫描测量技术的特点 三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。
激光测距仪操作规程
激光测距仪操作规 程
1.使用方法触按电源开关，接通电源，“电源、测试指示灯”为绿色。触按档位选择开关，选择适合的档位。 2.将仪表测量端子的两个电流输出端子用两根测试线接到被测导体的两个端子，两个电压输入端子也接到被测导体的两个端子。 3. 如图所示，电压端子应位于电流端子的内侧，并尽量靠近被测试品，以减少引线电阻引入的误差。 4.接线完毕后，触按一下 TESTE 键，“电源、测试指示灯”为红色，显示屏显示的值即为测得的电阻值。 5.当被测导体开路或阻值大于选定量程时, 显示屏首位显示“1”，后三位数字熄灭。 6.注意事项 a）本仪表使用6 节1.5V（LR6，AA）电池供电。当显示屏出现欠压符号“”时,请更换电池，以保障得到正确的试值。换下的旧电池请勿乱扔,以免造成污染。B)仪器应避免受潮、雨淋、跌落、暴晒等。
1.目的： 建立超声波测厚仪标准操作规程。 2.适用范围： 试验室所有检验人员执行本规程，部门领导监督，检查本规程的执行。 一、操作规程 1、机器校准 仪器壳下方有一个厚度为4mm的试块，按“菜单”键进入菜单，经过“上下”箭头选择“声速”，在选择“声速设置”，把声速设置为5920m/s，并在试块上涂抹耦合剂，把探头放在试块中央轻轻压紧，按一下“下箭头”，能够看到仪器显示试块厚度为4.000mm，如果试块厚度测试值不为4.000mm请在进行校准，直到试块测量厚度为 4.000mm。仪器校准完成后即能够正常测量了。 2、测试块准备 准备50mm的测试医用消毒超声耦合剂样品三份，以备测试。 3、声速测试 将探头与已准备好的测试样品耦合，确保探头不晃动并耦合良好，此时能够看到显示屏上耦合标志。选择声速测试界面，输
激光检测技术研究现状与发展趋势
激光检测技术研究现状与发展趋势 提要：激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干涉，出现了一个个干涉场，物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。用激光检测关键技术(激光干涉测量技术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感器等，可以完成纳米级非接触测量。可以说，超精密加工技术将随着高精密激光检测技术的发展而发展；在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今后的发展方向。 1.测量原理 1.1激光测距原理 先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。
1.2激光测位移原理 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 2.激光测量系统的应用 激光功率和能量是描述激光特性的两个基本参数，激光功率计和能量计是最常用的两类激光测量仪器。随着激光技术的不断发展，对激光测试技术和测量仪器提出了更高要求。由于调Q和锁模激光的出现和应用，要求测量的激光功率已从毫瓦、瓦、千瓦、兆瓦直到千兆瓦以上。激光能量也从毫焦尔逐渐跨过千焦尔。脉冲激光的持续时间也由毫秒、微秒、毫微秒、而缩短至微微秒量级。光谱范围也从紫外、可见、红外扩展到近毫米波段。激光精密测量和某些生物医学方面的研究和应用(如眼科治疗、细胞手术器等)的发展，对激光测量的精度也提出了非常高的要求。 2.1激光非球面检测技术 长期以来，非球面检测技术一直制约着非球面制造精度的提高，尤其对于高精度非球面的检测。规的非球面检测方法如刀口阴影法、激光数字干涉法及接触式光栅测量法等，对于检测工件表面来说都有一定的局限性。原子力显微镜是利用纳米级的探针固定在可灵敏操控的微米级尺度的弹性悬臂上，当针尖很靠近样品时，其顶端的原子与
DJJ-8型激光测量仪使用说明可视化版、接触网专业激光测量仪
DJJ-8型激光测量仪使用说明可视化版一、激光测量仪各部分结构的名称 DJJ-8主机 DJJ-8测量架 二、操作步骤 1、正确安装电池
2、打开电源开关后，按下键盘上“开/关”按钮， 3、显示屏出现“请向右旋转主机”，根据提示用手轻轻向右旋转主 机头（禁止快速旋转），直至显示屏上出现视频图像，即表示仪器进入正常测量状态，可以开始测量。（注意：开机后，如果在三分钟之内没有任何操作，仪器会自动关机，在这种状态下，只要按“开／关”键，即可进入正常测量状态。测量时如果出现定机或屏幕蓝屏，请关掉电源后重新开机。仪器不用时，请关闭电源开关。 以便节省电能保护仪器） 4、清空内存 按下键盘上“菜单”按钮，显示屏将显示
内存管理 用于清空存储的数据。当光标指向该选项时，按下“确定”键提示“是否清空 内存”请确认数据已经导出或数据为无用数据，按下“确定”则删除存储器中存储的所有的数据，按“返回”键则不进行任何操作退回测量界面。 5、 输入线路信息 ① 正常测量状态下按下 “▼”按钮，显示屏 ② 按下“? ”按钮，清空线路信息 ③ 依次输入线路代码、工区代码和区间代码，我们工区将各个区间代码信息帖在测量仪上， 方便测量时输入。如果在输入过程中出现错误，按下“? ”按钮，清空线路信息后重新输入。输入完毕后，检查无误后按下“确认”按钮 ④ 当进入隧道测量时要输入隧道代码。在正常测量状态下按下“▲”按钮，显示屏将显示 把工区将各个区间代码信息帖在测量仪上，方便使用，达到可视化的效果
请输入隧道号：00 输入所在隧道代码，检查无误后按下“确认”按钮，如果在输入过程中出现失误，按下“?”按钮删除，每按一次删除一位数。 （提示：隧道测量结束后，同样按下“▲”按钮，表示隧道测量结束。） 三、DJJ-8激光测量仪九大功能及操作步骤 （提示：测量前必须进行电池电量检测，方法：正确安装电池开机后，接下“菜 单”键即可以在屏幕上看到当前电池电量。测量仪放置标准：固定测脚侧与定位器限位支座为同一侧。测量过程中，如常出现目标不在测量范围进入盲区， 此时应进行测量仪重启。） 1、测量导高、拉出值、钢轨轨距及超高 ①测量架放置于待测目标正下方轨面上，拨动测量架右端的轨距手柄，使测量 架两端的固定测脚和活动测脚都紧靠钢轨内侧。保持测量架与钢轨垂直。（注意：DJJ-8激光测量仪的任何一项测量功能都必须按照此项“测量仪放置标准”放置！） ②正常测量状态下可在显示屏下通过十字线瞄准目标，当测量环境光线不足时， 可接下“长光”键通过红光来瞄准目标，然后按下“测量”键，即可显示测量结果 ③数据保存：先按下“保存”键，显示屏会提示
激光测量技术研究现状与发展趋势
激光测量技术研究现状与发展趋势授课教师:冯其波谢芳 学院:理学院 专业:光信息科学与技术 班级:光科0704班 姓名:杨涛 07272111 (组长) 颜川力 07272110 杨一帆 07272112 戴瑞辰 07272094 (副组长) 赵晓军 07272117 激光测量技术研究现状与发展趋势 光科0704:杨涛戴瑞辰杨一帆颜川力赵晓军 提要:激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干 涉，出现了一个个干涉场，物理量(如位移、温度、压力、速度、折射率等)的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后， 电子学领域的许多探测方法(如外差、相关、取样平均、光子计数等)被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。用激光检测关键技术(激光干涉测量技 术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感 器等，可以完成纳米级非接触测量。可以说，超精密加工技术将随着高精密激光
检测技术的发展而发展;在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今 后 的发展方向。 Developing Situation of laser detection .In the field of photoelectric detection, there`ve been a long history of making a detection by using the principle of interference, diffraction and scattering of light. Interference field such as Tieman interferometer, Moire fringe, speckle and Holographic interferometry were designed one after another. Form then on, instead of measuring every physical quantity (displacement, temperature, pressure, velocity, refractive index) in turn, people measure the physical field entirely. After the development of laser, a number of detection methods (heterodyne, correlation, sample averaging, photon-counting) were invented, which lead to the improvement of the sensitivity and accuracy of the detection. People use the laser interferometer and Laser Displacement Transducer with key technologies of the laser detection to make nano-scaling non-contact measurement. It is clear that Super Precision Technology will raise to a new level according to the development of the High Precision laser detection; take which as the foundation, we advance the key technologies which belongs to the laser detection field, and also development direction of the field. 关键词:激光测量，扫描隧道显微镜，激光干涉仪，激光共焦测量技术 1 激光测量系统
激光测量技术总结
激光测量技术 第一章 激光原理与技术 1、简并度：同一能级对应的不同的电子运动状态的数目； 简并能级：电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级，这样的能级叫 简并能级 2、泵浦方式：光泵浦，电泵浦，化学泵浦，热泵浦 3、激光产生三要素：泵浦，增益介质，谐振腔 阀值条件:光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种 损耗之和. 4、He-Ne 激光器的三种结构：【主要结构：激光管（放电管，电极，光学谐振腔）+电源+光学元件】 1）内腔式；2）外腔式；3）半内腔式 5、激光器分类：1）工作波段：远红外、红外激光器；可见光激光器；紫外、真空紫外激光器；X 光激光器 2）运转方式：连续激光器；脉冲激光器；超短脉冲激光器 6、激光的基本物理性质：1）激光的方向性。不同类型激光器的方向性差别很大，与增益介质的方向性及均匀性、谐振腔的类型及腔长和激光器的工作状态有关。气体激光器的增益介质有良好的均匀性，且腔长大，方向性 ，最好！ 例1：对于直径3mm 腔镜的632.8nmHe-Ne 激光器输出光束，近衍射极限光束发散角为 2）激光的高亮度。 3）单色性。激光的频率受以下条件影响：能级分裂；腔长变化←泵浦、温度、振 动 4）相干性：时间相干性(同地异时)：同一光源的光经过不同的路径到达同一位置， 尚能发生干涉，其经过的时间差τc 称为相干时间。相干长度： 例 : He-Ne laser 的线宽和波长比值为10-7求Michelson 干涉仪的最大测量长度是 多少？ 解： ，最大测量长度为Lmax=Lc/2=3.164m 。 空间相干性（同时异地）：同一时间，由空间不同的点发出的光波的相 干性。 7、相邻两个纵模频率的间隔为 谐振腔的作用：（1）提供正反馈；（2）选择激光的方向性；（3）提高激光的单色性。 例 设He-Ne 激光器腔长L 分别为0.30m 、1.0m,气体折射率n~1,试求纵模频率间隔各为多 少? 8、激光的横模：光场在横向不同的稳定分布，激光模式一般用TEMmnq 表示 原因：激活介质的不均匀性，或谐振腔内插入元件（如布儒斯特窗）破坏了腔的旋转对称性。激光横模形成的主要因素是谐振腔两端反射镜的衍射作用,光束不再是平行光，光强也改变为非均匀的。 λ λν?=?=?=//2c t c L c 1 =?c ντm L c 328.6/2=?=λλrad d 4102/22.1-?≈≈λθnL C 2=?νHz 105.10.1121031.0m,Hz 1053 .012103,m 30.0288288 1?=???=?=?=???=?==?νννL L nL c
《激光雷达测量技术与应用》课程教学大纲
《激光雷达测量技术与应用》课程教学大纲 一、基本信息 二、教学目的与任务 通过本课程理论知识传授及实践教学，使学生能掌握激光雷达测量技术与三维建模技术的基本原理与方法，熟悉激光雷达测量技术的软、硬件环境，熟练掌握相关软件的功能和相关操作命令，并能够熟练运用相关软件构建实体三维仿真模型并在实际中进行应用，使学生掌握基本的创新方法，培养学生追求创新的态度和意识，提高学生不断学习和适应发展的能力，培养学生具有综合应用现代科技手段获取与处理信息的能力，并掌握现代计算机和信息技术在测绘工程中的应用，学生在掌握扎实的激光雷达测量技术相关的专业理论与技术知识基础上，通过实践教学培养学生设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析等。 主要教学任务包括：重点详细讲解激光雷达测量技术的基本原理及激光雷达测量系统的软硬件设备等；详细讲解利用三维激光扫描仪进行数据采集的方法、过程及注意事项等；重点详细讲解利用激光雷达数据建立点云模型的方法；详细讲解基于影像获取点云的原理及方法；重点详细讲解三维实体模型重构的理论与方法；详细讲解建立三维仿真模型的原理和方法；详细讲解激光雷达测量技术的应用等。 本课程支撑培养方案培养规格和基本要求的第3条、第5条。（第3条，具有较强的空间信息获取和数据处理分析能力；要求学生掌握控制测量、工程测量、不动产测量、地理信息工程、摄影测量以及遥感图象处理的理论和方法；具有综合利用地面测量和空间测量等现代测量方法与手段获取地球空间信息的能力；第5条，具有继续学习能力和国际交流能力，了解现代城市测绘、精密工程与工业测量等领域的理论前沿及发展动态；掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有较高的工程素质、实践能力和较强的创新意识。）
激光测量技术重点..
1、如何获得线偏正光？ 利用偏振片获得偏振光、反射和折射产生的偏振、利用双折射产生偏振 2、反射和折射产生偏正光的原理 让自然光以布儒斯特角入射，透射光为P光，偏振方向实在入射面的，与入射面平行的光，反射光为S光，都为线偏光。 3、利用双折射产生偏振制造的棱镜，为了提高棱镜透过率，都选择透射光为P 光。 4、玻片 5、半波片：线偏振光通过半波片后，仍是线偏振光，但其偏振化方向转过了2α，圆偏振光入射时，出射光是旋向相反的圆偏振光，一般用于x,y两偏振方向间的转换。 四分之一波片： 1）.线偏振光振动方向与1/4波片成45度，出射为圆偏振光; 2.）圆偏振光通过1/4波片后，变为线偏振光，其振动方向与光轴方向45度; 一般用于圆偏光与线偏光方向间的转换。 6、什么是受激辐射？ 受激辐射：受激辐射产生的光子与引起受激辐射的外来光子具有相同的特征（频率、相位、振动方向及传播方向均相同） 7、泵浦分类：光泵、电泵浦、化学泵浦、热泵浦 8、激光产生的基本条件及阈值条件 三要素: 1. 泵浦2. 增益介质3. 谐振腔 阀值条件: 光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种损耗之和. 9、激光的基本的物理性质。 方向性、高亮性、单色性、相干性 激光单色性的好坏可以用频谱分布的宽度 (线宽)描述。（线宽比较窄） 方向性最好的是气体激光器。 相干性：时间相干性（计算相干长度）、空间相干性 10、如何获得单模：短腔法 11、高斯光束 聚焦条件：短焦距透镜，束腰远离透镜 可利用倒置望远镜可实现激光光束的准直 12、稳频的必要性：在精密计量中，通常以波长为基准，测量精度很大程度上决定于波长的精确程度。 13、主动稳频的方法：1.兰姆(Lamb)下陷法2. 饱和吸收法3. 塞曼效应法4. 双纵模稳频5.无源腔稳频。双频激光器:由塞曼效应制成的激光器，还可以使用声光调制。获得频率稳定度最高的：饱和吸收法。 14、什么是塞曼效应，塞曼效应稳频的基本原理是什么？ 塞曼效应:原子能级在磁场作用下发生分裂的现象。根据激光器输出的两圆偏振光光强的差别来判断谐振频率偏离中心频率的方向和程度。 15、以塞曼效应产生双频激光进行稳频用在干涉仪上有什么特点？（交流、外差干涉仪） 由双频激光器构成的干涉仪具有较强的抗干扰能力，可用于工业中的精密计量。 16、激光调制：声光、电光、磁光。磁光主要用在光学隔离器。声光调制由于是
三坐标激光测量仪
三坐标 1、简介 型号：LH1512 品牌：德国WENZEL 精度：2.9u 特点： 三轴都采用气浮轴承设计，保证无摩擦平稳的操作；接触式测头；自动旋转最小分度7.5度，A（0~105度）旋转，B（0~±180度）旋转；高精度的测头TP200；测量软件由Metromec AG(瑞士)子公司研发 坐标测量原理： 将被测物体置于三坐标的测量空间，通过传感器获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，采用最小二乘法或其他计算方法，计算出被测物体的几何尺寸和形状误差。 使用条件： 测量机的电力供应会影响机器的数控系统，电压不稳或电源有污染都会导致系统故障，因此带有稳压和滤除杂波功能的稳压电源是必要的；测量机是气动设备，因此对气源要求严格，防止被压缩后的水随气体直接流到测量机内堵塞气垫导轨；环境振动、灰尘、温度和湿度对测量机都有影响。温度对长度测量产生较大影响，湿度大会导致电气系统和机械部件产生故障。 组成： 测量机主机、电器控制系统、测头系统、数据处理软件系统 2、测量 开关机： 开机顺序：打开空压机—打开电脑—打开控制器（并按复位键）—打开软件，机器回零，选择测针。 关机顺序：机器回零——关闭软件——关闭电脑——关闭控制器——关闭空压机。 操作手柄：上电，激活X、Y、Z轴，手动移动 测头系统校正： 校准标准球：为了得到测针的红宝石球的补偿直径和不同测针位置与第一个测针之间的位置关系。
校准测头座：工程师在安装测头时，不可能安装的绝对水平，绝对垂直，所以需要软件补偿精度 校准测针：测量一个工件时，有时需要用到同一个测针的很多个角度，这些角度在使用前必须先校正，以提高该角度的精度，然后才能测量 测量： 手动、自动以及联系数学模型 公差评定： 打印结果：输出结果 3、维护 三坐标测量机室内保证恒温恒湿，一般温度要求为20℃，湿度为60% 测针（红宝石）要保持清洁干净 导轨必须清洁，供给气体必须清洁 避免测量机测头发生严重碰撞。测头严重碰撞会导致测头寿命降低或损坏，长期使用后会导致测头容易疲劳灵敏度下降。 4、应用 主要用于机械、汽车、航空、军工、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量。 相关论坛： https://www.sodocs.net/doc/9415319534.html,/ https://www.sodocs.net/doc/9415319534.html,/
3D激光测量技术的发展及其应用
3D激光测量技术的发展及其应用 随着激光技术和电子技术的发展，激光测量已经从静态的点测量发展到动态的跟踪测量和3D 立体测量领域。上个世纪末，美国的CYRA 公司和法国的MENSI 公司率先将激光技术发展到三维测量领域。其中，CYRA 公司的3D 测量技术着重于中远距离(50 米-200 米)目标的测量应用，可以获得6 毫米到4 厘米的测量精度，是针对建筑模型，地面施工，电站，船舶设计等大型项目的建模，监测应用;而MENSI 公司则着重于短距离高精度的3D 测量应用，由于可以达到0.25 毫米的精度，为工业设计，设备加工，质量监测领域提供了全新的测量手段。在2000 年的时候，美国宇航局(NASA)就已经在设计加工过程中成功的应用了3D 测量技术。现在，3D 测量技术已经发展出更远的工作距离和更多的应用领域。I-SITE 公司的3D 激光扫描仪的工作距离已经达到了800 米，适用于更大规模的现场监测，如露天煤矿等。3D 激光测量也已经被应用到航空测量的领域，即激光雷达。传统的遥测技术包括卫星遥感，航空摄影测量等。但是卫星遥感技术规模浩大，成本高，约束条件多，缺乏灵活性。而航空摄影测量成本昂贵，设备要求高。相比之下，3D 激光扫描设备可以在低空100 米到450 米的范围内对地面目标进行准确的3D 测量，其精度可以达到10 厘米。其低成本和灵活性将航测技术拓展到更多更广的范围。激光雷达不仅在军事上有广泛的应用，在水利，电力，交通，防洪，滑坡监测，林业等领域都有着非常广泛的应用前景。 图为3D 激光测量技术 3D 激光测量对于软件处理有着很高的要求，需要使用专业的对测量信
激光测距仪品牌大全
激光测距仪品牌 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一．激光测距仪的品牌 室内用的手持式短距离激光测距仪，其实主要就两个品牌，徕卡和博世，这两个品牌其实差不多，选择一款适合自己的型号和适合自己的价格就可以了。 长距离的望远镜测距仪，目前最为知名的品牌也是世界排名前四大品牌是图雅得，博士能，奥尔法和尼康这四个品牌，下面简单介绍一下这4个品牌： 1. 图雅得 全球长距离望远镜式激光测距仪第一品牌，已经连续多年蝉联销量第一的宝座。 图雅得激光测距仪主要特点是操作简单，测量精准，测距速度超快。 另外图雅得在多功能测距仪上面拥有巨大的优势，在技术上是另外品牌无法抗衡 了，在多功能激光测距仪方面拥有多达20项专利技术。 图雅得是目前唯一一个可以生产，测距+测高+测角+水平测距+两点测高+连续 测距+连续测高+连续测角+连续测水平距离机型的厂家。如果你需要选择多功能 测距仪，那图雅得有可能是您最好的选择。 图雅得在双筒测距仪上优势也非常明显，其BP系列双筒测距仪长期位居全球双
筒测距仪销量冠军。 2. 博士能 历史最为悠久的望远镜式激光测距仪品牌，在2006年前一直是全球望远镜式激光测距仪第一品牌，虽然近几年被图雅得所取代，退居第二。但是2012年，博士能在全球发布了其最新的激光测距仪产品：博士能201965和博士能205107，加上其全球单品总销量第一的ELITE 1500(205100)，大有在2013年赶超图雅得的趋势。 博士能在2013年前，主要销售其测距仪产品205106销量表现一般，虽然205100的销量突出，但是仅仅依靠一款ELITE 1500的销量，很难维持其品牌总销量第一的位置，以前几年销量一路下滑成为全球第二品牌。 博士能新产品201965采用了最新的ESP技术，大大提高的测距仪的测量距离，测量精度，以及抗干扰能力，在全球销售中取得突出表现。而其优势产品ELITE 1500(205100)依然保持出强劲的销售势头。使得其2013年有能力和图雅得相抗衡。 博士能测距仪一直以做工精美著称，另外博士能测距仪在高尔夫领域拥有非常高的美誉度，其独特的高尔夫功能，成为高尔夫爱好者的首选品牌。 3. 奥尔法 全球红外夜视仪领导品牌，进入激光测距仪领域时间不到15年，但是增长速度非常迅猛，已经连续三年荣登全球激光测距仪季军的位置。 奥尔法激光测距仪，以超高性价比成为很多客户的首选，奥尔法测距仪采用非常
三维激光扫描测量技术探究及应用
三维激光扫描测量技术探究及应用 如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，尤其在当今以计算机技术为依托的信息时代，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标 如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，尤其在当今以计算机技术为依托的信息时代，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。 三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。激光测量技术出现于上世纪80年代，由于激光具有单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，将其引入测量装置中，在精度、速度、易操作性等方面均表现出巨大的优势，它的出现引发了现代测量技术的一场革命，引起相关行业学者的广泛关注，许多高技术公司、研究机构将研究方向和重点放在激光测量装置的研究中。随着激光技术、半导体技术、微电子技术、计算机技术、传感器等技术的发展和应用需求的推动，激光测量技术也逐步由点对点的激光测距装置发展到采用非接触主动测量方式快速获取物体表面大量采样点三维空间坐标的三维激光扫描测量技术。随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格方面的逐步下降，20世纪90年代，其在测绘领域成为研究的热点，扫描对象不断扩大，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一，许多公司都推出了不同类型的三维激光扫描测量系统。上世纪90年代中后期，三维激光扫描仪已形成了颇具规模的产业。 三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、
DJJ型激光测量仪使用说明可视化版
DJJ-8型激光测量仪使用说明可视化版 一、激光测量仪各部分结构的名称 DJJ-8主机 DJJ-8测量架 二、操作步骤 1、正确安装电池 2、打开电源开关后，按下键盘上“开/关”按钮， 3、显示屏出现“请向右旋转主机”， 根据提示用手轻轻向右旋转主机头（禁止快速旋转），直至显示屏上出现视频图像，即表示仪器进入正常测量状态，可以开始测量。（注意：开机后，如果在三分钟之内没有任何操作，仪器会自动关机，在这种状态下，只要按“开／关”键，即可进入正常测量状态。测量时如果出现定机或屏幕蓝屏，请关掉电源后重新开机。仪器不用时，请关闭电源开关。以便节省电能保护仪器） 4、清空内存
按下键盘上“菜单”按钮，显示屏将显示 内存管理用于清空存储的数据。当光标指向该选项时，按下“确定”键提示“是否清空内存”请确认数据已经导出或数据为无用数据，按下“确定”则删除存储器中存储的所有的数据，按“返回”键则不进行任何操作退回测量界面。 5、输入线路信息 把工区将各 个区间代码 信息帖在测 ①正常测量状态下按下“▼”按钮，显示屏 ②按下“”按钮，清空线路信息 ③依次输入线路代码、工区代码和区间代码，我们工区将各个区间代码信息帖 在测量仪上，方便测量时输入。如果在输入过程中出现错误，按下“”按钮，清空线路信息后重新输入。输入完毕后，检查无误后按下“确认”按钮 ④当进入隧道测量时要输入隧道代码。在正常测量状态下按下“▲”按钮，显 示屏将显示 请输入隧道号：00 输入所在隧道代码，检查无误后按下“确认”按钮，如果在输入过程中出现失误，按下“”按钮删除，每按一次删除一位数。 （提示：隧道测量结束后，同样按下“▲”按钮，表示隧道测量结束。）
地面三维激光扫描测量技术及其应用分析
地面三维激光扫描测量技术及其应用分析 宋宏1，2 (1.武汉大学测绘学院 武汉 430079；2.中煤航测遥感局 西安 710054) 摘 要：三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。目前许多发达国家已将这一先进技术用于空对地观测及工业测量系统，快速获取特定目标的主体模型，我国在863计划中也重点支持了这一研究方向。本文论述地面三维激光扫描技术的原理分类和应用现状，比较了相关技术方法之异同，评价了地面扫描仪优缺点，指出该技术面临的诸多挑战。 关键词：三维激光扫描技术 LIDAR激光雷达 地面激光扫描仪 近景摄影测量 三维建模 1 引言 激光扫描系统平台分为机载和地面两大类型。地面三维激光扫描系统，与激光测距技术点对点的距离测量不同，激光扫描技术的发展为人们在空间信息获取方面提供了全新的技术手段，使人们从传统的人工单点数据获取变为连续自动获取批量数据，提高了量测的精度与速度。 2 地面三维激光扫描技术的基本原理，仪器技术指标和分类 2.1 三维激光扫描仪测量原理 径向三维激光扫描仪是一种集成了多种高新技术的新型三维坐标测量仪器，采用非接触式高速激光测量方式，以点云形式获取地形及复杂物体表面的阵列式几何图形的三维数据。仪器要包括激光测距系统、扫描系统和支架系统，同时也集成CCD数字摄影和仪器内部校正等系统。典型的径向三维激光扫描仪有很多，如Optech ILRIS-36D、Leica HDS 3000、Mensi GX RD 200+等。 目前三维激光扫描仪主要采用TOF脉冲测距法(Time of Flight)，是一种高速激光测时测距技术，采用脉冲测距法的三维激光点坐标计算方法，如式（1）所示。三维激光扫描仪通过脉冲测距法获得测距观测值S，精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。三维激光扫描测量一般使用仪器内部坐标系统，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。由此可得三维光脚点P 坐标(X s，Ys，Zs)的计算公式： 图1三维激光扫描系统工作原理 图2 采用脉冲测距法的三维激光点坐标 2.2 地面扫描仪技术指标 1) 典型的地面三维激光扫描仪毫米级精度仪器见表1。 表1：中远距离的毫米级仪器装备主要技术指标 生产厂家 Optech Leica Mensi 产品 ILRIS-36D HDS3000 GX RD200+ 激光安全性 Class 1 1500nm Class 3 Class 3 532nm 距离精度 7mm@100m 单点4mm@50 单点7mm@100m 定位精度 8mm@100m 6mm@50 单点12mm@100m
激光测距仪原理
激光测距仪激光测距基本原理 激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。 D=ct/2 式中：D——测站点A、B两点间距离；c——光在大气中传播的速度；t——光往返A、B 一次所需的时间。 由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。 相位式激光测距仪 相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。 相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。 若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为： t=φ/ω 将此关系代入（3-6）式距离D可表示为 D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ) =c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中：φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。 ω——调制信号的角频率，ω=2πf。 U——单位长度，数值等于1/4调制波长 N——测线所包含调制半波长个数。 Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。 ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。 ΔN=φ/ω
在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的测量达到很高的精度。 为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。 由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过100m，且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。
激光干涉测量技术
激光干涉测量技术 南京师范大学中北学院 18112122 谭昌兴 干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。20世纪60年代以来，由于激光的出现、隔振条件的改善及电子与计算机技术的成熟，使干涉测量技术得到长足发展。 干涉测量技术大都是非接触测量，具有很高的测量灵敏度和精度。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫-泽德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼-格林干涉仪等；70年代以后，抗环境干扰的外差干涉仪(交流干涉仪)发展迅速，如双频激光干涉仪等；近年来，光纤干涉仪的出现使干涉仪结构更加简单、紧凑，干涉仪性能也更加稳定。 干涉测长的基本原理 激光干涉测长的基本光路是一个迈克尔逊干涉仪,用干涉条纹来反映被测量的信息。干涉条纹是接收面上两路光程差相同的点连成的轨迹。激光器发出的激光束到达半透半反射镜P 后被分成两束，当两束光的光程相差激光半波长的偶数倍时，它们相互加强形成亮条纹；当两束光的光程相差半波长的奇数倍时，它们相互抵消形成暗条纹。两束光的光程差可以表为 (1) j M J j N i i i l n l n ∑∑==-=?11 式中j i n n ,分别为干涉仪两支光路的介质折射率；j i l l ,分别为干涉仪两支光路的几何路程。将被测物与其中一支光路联系起来，使反光镜M 2沿光束2方向移动，每移动半波长的长度，光束2的光程就改变了一个波长，于是干涉条纹就产生一个周期的明、暗变化。通过对干涉条纹变化的测量就可以得到被测长度。
被测长度L 与干涉条纹变化的次数N 和干涉仪所用光源波长λ之间的关系是 2λ N L = （2） 从测量方程出发可以对激光干涉测长系统进行基本误差分析 δλδδλ λ+=?+?=?N L N N L L 即 （3） 式中δλδδ和N ，L 分别为被测长度、干涉条纹变化计数和波长的相对误差。这说明被测长度的相对误差由两部分组成，一部分是干涉条纹计数的相对误差，另一部分是波长也就是频率的相对误差。前者是干涉测长系统的设计问题，后者除了激光稳频技术有关之外还与环境控制，即对温度、湿度、气压等的控制有关。因此激光干涉测长系统测量误差必须根据具体情况进行具体分析。 激光的发明和应用使干涉测长技术提高了精度，扩大了量程并且得到了普及，但是使干 涉测长技术走出实验室进入车间，成为生产过程质量控制设备的是激光外差干涉测长技术， 具体来讲就是双频激光干涉仪。 激光干涉仪产生的干涉条纹变化频率与测量反射镜的运动速度有关，在从静止到运动再 回到静止的过程中对应着频率从零到最大值再返回到零的全过程，因此光强转化出的直流电 信号的频率变化范围也是从零开始的。这样的信号只能用直流放大器来放大处理。但是在外 界环境干扰下，干涉条纹的平均光强会有很大的变化，以至于造成计数的错误。所以一般的 激光干涉仪抗干扰能力差，只能在恒温防振的条件下使用。为了克服以上缺点，可以在干涉 仪的信号中引入一定频率的载波，使被测信号通过这一载波来传递，使得干涉仪能够采用交 流放大，隔绝外界环境干扰造成的直流电平漂移。利用这种技术设计的干涉仪称作外差干涉 仪，或交流干涉仪。产生干涉仪载波信号的方法有两种，一种是使参与干涉的两束光产生一 个频率差，这样的两束光相干的结果会出现光学拍的现象，转化为电信号以后得到差频的载 波，另一种是在干涉仪的参考臂中对参考光束进行调制，与测量臂的光干涉直接生成载波信 迈克尔逊干涉仪 图1 激光干涉测长仪的原理图
现代各种测量技术的应用
现代测量技术的应用 当今时代是一个发展极为迅速的时代，随着科技的不断发展，测量技术的应用也更为广泛。现代测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科,涉及广泛的学科领域,它在我们的日常生活生产中有着不可小觑的力量。 一、激光测量 激光测量是一种非接触式测量，它不影响被测物体的运动，精度高、测量范围大、检测时间短，具有很高的空间分辨率。激光技术日益受到重视，这与激光的特性有着密不可分的关系： （1）亮度高：由于激光的发射能力强和能量的高度集中，所以亮度很高，激光束经过会聚，可在焦点出产生几千到几万度的高温。 （2）方向性好：激光发射后发散角非常小，在几公里外的扩展范围不过几厘米。 （3）激光的波长基本一致，谱线宽度很窄，颜色很纯，单色性很好。 （4）相干性好：激光是受激辐射光，具有极强的相干性。 利用激光的上述特性，激光传感器可用于测量速度、长度、距离、震动等物理量。 激光测距的原理和无线雷达相同：激光对准目 标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即 得到往返距离，在激光测距仪基础上发展起来的激 光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运 速度和加速度等，已成功地用于人造卫星的测距和 跟踪，例如采用红宝石激光器的激光雷达，测距范 围为500～2000公里,误差仅几米。 激光测震则是基于多普勒原理测量物体的振 动速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的观察 者相对于传播波的媒质而运动，那么观察者所测到 的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向。这种测振仪在测量时由光学部分将物体的振动转换为相应的多普勒频移,并由光检测器将此频移转换为电信号,再由电路部分作适当处理后送往多普勒信号处理器将多普勒频移信号变换为与振动速度相对应的电信号，最后记录于磁带。它的优点是使用方便，不需要固定参考系,不影响物体本身的振动,测量频率范围宽、精度高、动态范围大。缺点是测量过程受其他杂散光的影响较大。 激光测速也是基多普勒原理的一种激光测速方法,用得较多的是激光多普勒流速计，它可以测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。 二、摄影测量 提到摄影大家并不陌生，摄影测量则是是通过影像研究被摄物体构像信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。摄影测量的主要特点是对影像或相片进行量测和解译，无需接触被研究物体本身，因而很少受到各种条件限制。相片及其他各种类别影像均是客观物体或目标的真实反应，信息丰富、图像逼真，人们可以从中获取被研究物体的大量几何信息和物理信息。 在生活当中，摄影测量常常被用来测制各种比例尺的地图、建立地形数据库、并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。