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測(cè)距儀,是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光,由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束,計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間,計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。測(cè)距儀重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)單速度快而準(zhǔn)確,其誤差僅為其它光學(xué)測(cè)距儀的五分之一到數(shù)百分之一。
一.測(cè)距儀分類
測(cè)距儀分手持測(cè)距儀和望遠(yuǎn)鏡式測(cè)距儀:
1、手持測(cè)距儀:測(cè)量距離一般在200米內(nèi),精度在2mm左右。這是目前使用范圍最廣的測(cè)距儀。在功能上除能測(cè)量距離外,一般還能計(jì)算測(cè)量物體的體積。
目前市面上主流的都是測(cè)距儀,手持式測(cè)距儀全球前兩大品牌是徠卡和博世,右圖就是一款主流的手持式測(cè)距儀。
2、望遠(yuǎn)鏡式測(cè)距儀:測(cè)量距離一般在600-3000米左右,這類測(cè)距儀測(cè)量距離比較遠(yuǎn),但精度相對(duì)較低,精度一般在1米左右。主要應(yīng)用范圍為野外長(zhǎng)距離測(cè)量。
望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,為遠(yuǎn)距離測(cè)距儀,目前在戶外使用相當(dāng)廣泛,望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀全球前四大品牌是圖雅得、博士能、奧爾法和尼康。四個(gè)品牌在產(chǎn)品上各有特點(diǎn),2011年,美國(guó)激光技術(shù)雜志公布的數(shù)據(jù),2011年全球單品銷售冠軍是圖雅得YP900,這款測(cè)距儀測(cè)量精準(zhǔn),反應(yīng)速度快捷
二.測(cè)距儀的應(yīng)用領(lǐng)域
測(cè)距儀廣泛用于地形測(cè)量,戰(zhàn)場(chǎng)測(cè)量,坦克,飛機(jī),艦艇和火炮對(duì)目標(biāo)的測(cè)距,測(cè)量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。由于測(cè)距儀價(jià)格不斷下調(diào),工業(yè)上也逐漸開(kāi)始使用測(cè)距儀,可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、礦山、港口等領(lǐng)域。
三. 測(cè)距儀原理
測(cè)距原理基本可以歸結(jié)為測(cè)量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間,然后通過(guò)光速c =299792458m/s 和大氣折射系數(shù)n 計(jì)算出距離D。由于直接測(cè)量時(shí)間比較困難,通常是測(cè)定連續(xù)波的相位,稱為測(cè)相式測(cè)距儀。當(dāng)然,也有脈沖式測(cè)距儀,典型的是WILD的DI-3000。
需要注意,測(cè)相并不是測(cè)量紅外或者激光的相位,而是測(cè)量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的測(cè)距儀,用于房屋測(cè)量,其工作原理與此相同。
測(cè)距儀一般采用兩種方式來(lái)測(cè)量距離:脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過(guò)程是這樣的:測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收,測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半,就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度是一般是在+/- 1米左右。另外,此類測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是15米左右。
激光測(cè)距是光波測(cè)距中的一種測(cè)距方式,如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t,則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中:
D——測(cè)站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離;
c——光在大氣中傳播的速度;
t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間。
由上式可知,要測(cè)量A、B距離實(shí)際上是要測(cè)量光傳播的時(shí)間t,根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法的不同,測(cè)距儀通??煞譃槊}沖式和相位式兩種測(cè)量形式。
相位式測(cè)距儀
相位式測(cè)距儀是用無(wú)線電波段的頻率,對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲,再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng),換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線所需的時(shí)間,如圖所示。
相位式測(cè)距儀一般應(yīng)用在精密測(cè)距中。由于其精度高,一般為毫米級(jí),為了有效的反射信號(hào),并使測(cè)定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)上,對(duì)這種測(cè)距儀都配置了被稱為合作目標(biāo)的反射鏡。
若調(diào)制光角頻率為ω,在待測(cè)量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ,則對(duì)應(yīng)時(shí)間t 可表示為:
t=φ/ω
將此關(guān)系代入(3-6)式距離D可表示為
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
式中:
φ——信號(hào)往返測(cè)線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。
ω——調(diào)制信號(hào)的角頻率,ω=2πf。
U——單位長(zhǎng)度,數(shù)值等于1/4調(diào)制波長(zhǎng)
N——測(cè)線所包含調(diào)制半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)。
Δφ——信號(hào)往返測(cè)線一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。
ΔN——測(cè)線所包含調(diào)制波不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分。
ΔN=φ/ω
在給定調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下,頻率c/(4πf)是一個(gè)常數(shù),此時(shí)距離的測(cè)量變成了測(cè)線所包含半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量和不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分的測(cè)量即測(cè)N或φ,由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無(wú)線電測(cè)相技術(shù)的發(fā)展,已使φ的測(cè)量達(dá)到很高的精度。
為了測(cè)得不足π的相角φ,可以通過(guò)不同的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量,通常應(yīng)用最多的是延遲測(cè)相和數(shù)字測(cè)相,目前短程測(cè)距儀均采用數(shù)字測(cè)相原理來(lái)求得φ。
由上所述一般情況下相位式測(cè)距儀使用連續(xù)發(fā)射帶調(diào)制信號(hào)的激光束,為了獲得測(cè)距高精度還需配置合作目標(biāo),而目前推出的手持式測(cè)距儀是脈沖式測(cè)距儀中又一新型測(cè)距儀,它不僅體積小、重量輕,還采用數(shù)字測(cè)相脈沖展寬細(xì)分技術(shù),無(wú)需合作目標(biāo)即可達(dá)到毫米級(jí)精度,測(cè)程已經(jīng)超過(guò)100m,且能快速準(zhǔn)確地直接顯示距離。是短程精度精密工程測(cè)量、房屋建筑面積測(cè)量中最新型的長(zhǎng)度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具?,F(xiàn)應(yīng)用最多的是leica公司生產(chǎn)的DISTO系列手持式測(cè)距儀和圖雅得Trueyard 激光測(cè)距望遠(yuǎn)鏡和奧爾法激光望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀等。
四.測(cè)距儀主要品牌和型號(hào)
A. 手持測(cè)距儀
手持測(cè)距儀的品牌目前市面上主要兩個(gè)品牌,從品牌的知名度角度說(shuō),在測(cè)量領(lǐng)域都是非常出名的品牌:徠卡LECIA,博世BOSCH,。另外還有一些國(guó)內(nèi)的品牌,國(guó)內(nèi)小品牌建議不要選擇,因?yàn)橹饕窃跍y(cè)量精度上與國(guó)外品牌有比較大的差距,雖然從參數(shù)指標(biāo)上看是一樣的。
對(duì)于徠卡,博世,這兩個(gè)品牌,我個(gè)人覺(jué)得兩個(gè)品牌的質(zhì)量都很好,在品牌上其實(shí)購(gòu)買時(shí),不需要有偏好。主要看價(jià)格和功能。
但是由于手持測(cè)距儀的功能比較多,首先要選擇好功能,然后在看價(jià)格。
所有手持測(cè)距儀的品牌選擇總之比較簡(jiǎn)單。
B. 測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡
測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡,或者叫測(cè)距望遠(yuǎn)鏡的品牌選擇就相對(duì)復(fù)雜一些,目前測(cè)距望遠(yuǎn)鏡的品牌主要有:圖雅得TRUEYARD, 博士能BUSHNELL,奧爾法ORPHA,尼康NIKON這4個(gè)品牌。另外還有一些國(guó)外的小眾品牌,建議不要選擇小眾品牌,一方面是性價(jià)比較低,另外一點(diǎn)一般售后會(huì)有問(wèn)題。
除了以上品牌外,還有一些國(guó)內(nèi)小品牌,國(guó)內(nèi)小品牌一般價(jià)格會(huì)便宜一點(diǎn),但是無(wú)論在精度,做工等方面,與大品牌還有比較大的差距的。另外一點(diǎn),因?yàn)闇y(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡是電子設(shè)備,國(guó)內(nèi)小品牌由于使用的電子器件一般比較差,所以故障率也會(huì)比較高。
下面就詳細(xì)說(shuō)一下,上面說(shuō)的比較出名的4個(gè)品牌的各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),以及該品牌比較出名的型號(hào):
1. 圖雅得 TRUEYARD
圖雅得全球知名的戶外光學(xué)品牌,在長(zhǎng)距離望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀領(lǐng)域,具有非常重要的位置。長(zhǎng)期占據(jù)全球望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀銷量第一的品牌。2012年美國(guó)時(shí)代周刊對(duì)全美的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,在望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀的客戶中,超過(guò)53%的客戶使用的是圖雅得測(cè)距儀。圖雅得望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀具有測(cè)量精準(zhǔn),操作簡(jiǎn)便,功能強(qiáng)大、性價(jià)比極高的特點(diǎn)。
圖雅得測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡,其產(chǎn)品的特點(diǎn)主要是:功能全面,操作簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,性價(jià)比高。另外一點(diǎn)是其標(biāo)稱的測(cè)量距離和精度與其實(shí)際數(shù)據(jù)最為接近。
如果您選擇測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡,圖雅得是一種首選,圖雅得測(cè)距儀目前在國(guó)內(nèi)比較知名的型號(hào)是SP1500和YP900H. 其中SP1500是一款長(zhǎng)距離的測(cè)距儀,測(cè)量距離為1500米,售價(jià)僅2300左右,其實(shí)際測(cè)量距離是可以達(dá)到1400米以上的。所以其性價(jià)比非常高,同檔的另外品牌的1500米測(cè)距儀的價(jià)格都在3000元左右。
圖雅得另外一款比較出名的型號(hào)是YP900H, 這是一款多功能望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,900米測(cè)量距離,可以測(cè)高,測(cè)角。同時(shí)可以連續(xù)測(cè)距。這款測(cè)距儀之所以暢銷,是因?yàn)樗悄壳笆忻嫖ㄒ坏囊豢?000元內(nèi),可以同時(shí)測(cè)高和測(cè)角的測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡。同檔次的尼康1000AS和博士能的205110,205106都沒(méi)有測(cè)高的功能。
圖雅得2012年還有一款功能非常強(qiáng)大的產(chǎn)品,就是SP1500H,這是一款超強(qiáng)功能的測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡,這款產(chǎn)品2011年底在美國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)上市,根據(jù)美國(guó)市場(chǎng)的售價(jià),預(yù)計(jì)這款測(cè)距儀在我國(guó)的售價(jià)會(huì)在4000多元。
這款測(cè)距儀測(cè)量距離是1500米,可以測(cè)水平高度,測(cè)絕對(duì)高度(高差),測(cè)直線距離,測(cè)水平距離,同時(shí)可以連續(xù)測(cè)距,連續(xù)測(cè)角??梢哉f(shuō)是目前市面上功能強(qiáng)最為強(qiáng)大的機(jī)型。這款產(chǎn)品在美國(guó)市場(chǎng)上市不到半年,銷售狀況非常好,不知道在我國(guó)會(huì)什么時(shí)候上市。
2. 博士能BUSHNELL
博士能在戶外光學(xué)領(lǐng)域可以說(shuō)位置極高,因?yàn)樗悄壳皯敉夤鈱W(xué)產(chǎn)品線最全的品牌,包括了望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,雙筒望遠(yuǎn)鏡,觀鳥鏡和夜視儀。博士能雙筒望遠(yuǎn)鏡一直維持全球第一的位置。在望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀方面,則多年來(lái)一直保持全美第三的位置。
博士能望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,產(chǎn)品非常多,是目前產(chǎn)品型號(hào)最多的品牌。其望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀產(chǎn)品非常適合高爾夫運(yùn)動(dòng),以及打獵。功能方面都是偏向這兩個(gè)方面設(shè)計(jì)的。但是作為普通領(lǐng)域應(yīng)用時(shí),操作相對(duì)繁瑣一點(diǎn)。另外一點(diǎn)產(chǎn)品缺乏測(cè)高的功能。但是其測(cè)距儀的觀測(cè)效果非常好。
博士能的測(cè)距儀,最為知名的型號(hào)是ELITE 1500(205100),這是一款非常傳奇的測(cè)距儀,全球銷量累計(jì)超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)。這是一款1500碼的測(cè)距儀,相對(duì)于博士能另外款式都是中國(guó)產(chǎn)的,ELITE 1500是唯一一款在日本生產(chǎn)的測(cè)距儀,做工精美。這款測(cè)距儀性價(jià)比非常高,不到3000元的售價(jià),非常具有吸引力,另外其主要特點(diǎn)是續(xù)航時(shí)間非常長(zhǎng),操作簡(jiǎn)單方便,測(cè)量精準(zhǔn)會(huì)計(jì)。
博士能更新的產(chǎn)品是201965是博士能2012年最新的產(chǎn)品,相對(duì)博士能另外測(cè)距儀產(chǎn)品,其精度提高到了0.5碼,同時(shí)采用更為快速的芯片,讓201965測(cè)距速度更快。需要高精度的測(cè)距儀,這款是一個(gè)比較好的選擇。201965是一款多功能測(cè)距儀,可以測(cè)角度,測(cè)水平距離。與其外觀一樣的另外一款機(jī)型是博士能201960(Z6),這款是高爾夫?qū)S脺y(cè)距儀。在高爾夫領(lǐng)域非常出名。但是對(duì)于普通使用,由于其只提供了旗桿測(cè)量一種測(cè)量模式,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力會(huì)比較差,在有的環(huán)境下,測(cè)量不準(zhǔn)確。相對(duì)來(lái)說(shuō),201965具有更高的性價(jià)比。
博士能另外一款非常出名的機(jī)型,是短距離的202205,這是一款850碼的短距離測(cè)距儀,其特點(diǎn)是外觀小巧精致,測(cè)量快捷,售價(jià)不到1700元,可謂超高性價(jià)比。
3. 奧爾法ORPHA
全球第二大望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀品牌,奧爾法品牌在上世紀(jì),主要以夜視儀為主,目前是全球第一大夜視儀品牌。2000年奧爾法開(kāi)始進(jìn)軍望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀領(lǐng)域,在10年的時(shí)間,取得巨大成功,目前位居全球第二大品牌。
奧爾法測(cè)距儀產(chǎn)品線非常豐富,非常重視中國(guó)市場(chǎng),其在國(guó)內(nèi)的售價(jià),以低于在美國(guó)和歐洲市場(chǎng)的售價(jià),所以具有非常高的性能價(jià)格比。
奧爾法夜視儀的最為知名的型號(hào)是中端距離測(cè)距儀600A,和長(zhǎng)距離測(cè)距儀1800A.
奧爾法600A,是目前唯一的一款價(jià)格在千元內(nèi)的品牌望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,也是目前全球單品銷量最大的測(cè)距儀望遠(yuǎn)鏡。600米測(cè)量距離(實(shí)測(cè)距離可以達(dá)到500米以上),操作簡(jiǎn)單,反應(yīng)快捷,具有連續(xù)測(cè)距的功能。性價(jià)比極高。如果選擇500-600的測(cè)距儀,這是一個(gè)很好的選擇。
奧爾法1800A, 最為顯著的特點(diǎn)是其1800米超長(zhǎng)測(cè)量距離,測(cè)量精度高,測(cè)速快捷,而售價(jià)不到3000元。
奧爾法多功能測(cè)距儀是600AH,800AH,市面上少有的能夠同時(shí)測(cè)高測(cè)角的機(jī)型,售價(jià)2000元左右,也具有比較高的性價(jià)比。
4. 尼康NIKON
尼康也是非常出名的光學(xué)產(chǎn)品品牌,在相機(jī)及鏡頭方面位置非常重要。在望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀產(chǎn)品上,尼康由于把該產(chǎn)品作為邊緣產(chǎn)品,未投入研發(fā)資金,其生產(chǎn)技術(shù)多為外購(gòu),所以其產(chǎn)品在功能上相對(duì)會(huì)比較落后一些。
其所有的產(chǎn)品沒(méi)有測(cè)角的功能,其2011年推出的新款1000AS也僅僅帶測(cè)高的功能,而測(cè)角功能在五年前就已經(jīng)廣泛應(yīng)用于圖雅得,博士能,奧爾法等一線品牌了。
作為尼康的邊緣產(chǎn)品,尼康望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀的定價(jià)偏高,以利潤(rùn)為導(dǎo)向的產(chǎn)品,這也嚴(yán)重的影響到其性價(jià)比。
尼康比較出名的是其1200S望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,目前售價(jià)3600元左右,測(cè)量距離1200碼,實(shí)測(cè)距離1000米左右,外觀比較小巧,功能比較簡(jiǎn)單,性價(jià)比一般。
5. 總結(jié)
如果選擇短距離的望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,奧爾法600A 、800A是一個(gè)很好的選擇。
如果選擇1000-2000米的望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,圖雅得SP1500,奧爾法1800A,博士能205100應(yīng)該是一個(gè)好的選擇。另外可以選擇博士能205110。
如果選擇多功能測(cè)距儀,圖雅得YP900H是最佳選擇。如果選擇超強(qiáng)功能的望遠(yuǎn)鏡測(cè)距儀,等圖雅得SP-1500H上市吧。同時(shí)奧爾法600AH和800AH也是一個(gè)比較好的選擇。另外博士能201965也非常不錯(cuò)。
如果要打獵和高爾夫使用,博士能的205110和201960是不錯(cuò)的選擇。
五. 測(cè)距儀的特點(diǎn)
遠(yuǎn)距離測(cè)量,在無(wú)反光板和反射率低的情況下能測(cè)量較遠(yuǎn)的距離;
有同步輸入端,可多個(gè)傳感器同步測(cè)量;
測(cè)量范圍廣,響應(yīng)時(shí)間短;
外形設(shè)計(jì)緊湊,易于安裝,便于操作;
可測(cè)量各種物體距離(不需反射鏡);
增加濾光鏡可測(cè)高溫被測(cè)體;
可見(jiàn)光容易對(duì)準(zhǔn)被測(cè)體;
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