激光測(cè)距儀是一種精密的電子測(cè)量工具,它利用激光作為載波來(lái)測(cè)量從測(cè)距儀到目標(biāo)物體之間的直線距離。這種設(shè)備因其高精度、快速響應(yīng)和非接觸測(cè)量的特點(diǎn),在多個(gè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,如建筑、裝修、林業(yè)、地形測(cè)量、軍事偵察、航空航天等。
激光測(cè)距儀的定義
激光測(cè)距儀是一種基于光學(xué)原理,利用激光技術(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)距離測(cè)量的儀器。它通過(guò)發(fā)射激光束至目標(biāo)表面,并接收其反射回來(lái)的信號(hào),根據(jù)光的傳播速度及信號(hào)往返的時(shí)間差來(lái)計(jì)算目標(biāo)與測(cè)距儀之間的距離。
激光測(cè)距儀的工作原理
激光測(cè)距儀的工作原理基于光速恒定和時(shí)間測(cè)量?jī)蓚€(gè)基本點(diǎn)。
主要分為以下步驟:
發(fā)射激光:測(cè)距儀內(nèi)部的激光發(fā)射器向目標(biāo)發(fā)射一個(gè)短暫的激光脈沖或調(diào)制的連續(xù)激光束。
接收反射光:當(dāng)激光擊中目標(biāo)后,一部分激光會(huì)被反射回來(lái),由測(cè)距儀中的光電探測(cè)器接收。
時(shí)間測(cè)量:關(guān)鍵在于精確測(cè)量激光從發(fā)射到接收的總時(shí)間t。對(duì)于脈沖式激光測(cè)距儀,通過(guò)測(cè)量激光脈沖的往返時(shí)間;而對(duì)于相位式激光測(cè)距儀,則是通過(guò)測(cè)量調(diào)制光波的相移來(lái)間接獲得距離信息。
距離計(jì)算:根據(jù)光速c(大約為 3×10?米/秒)和時(shí)間t,計(jì)算出光行走的總距離,即d=c×t/2,因?yàn)檫@是來(lái)回的總距離,所以要除以2來(lái)得到單向距離。
激光測(cè)距儀根據(jù)不同的工作原理和技術(shù),可以分為幾種類(lèi)型:
脈沖式激光測(cè)距儀:適用于遠(yuǎn)距離測(cè)量,通過(guò)直接測(cè)量光脈沖往返時(shí)間來(lái)確定距離。
相位式激光測(cè)距儀:適合短距離高精度測(cè)量,通過(guò)分析發(fā)射與接收信號(hào)之間的相位差來(lái)計(jì)算距離。
三角法激光測(cè)距儀:利用三角幾何原理,通過(guò)測(cè)量激光在目標(biāo)上的偏移角度來(lái)確定距離。
激光回波法:一種特殊的技術(shù),適用于特定環(huán)境下的遠(yuǎn)距離測(cè)量。
激光測(cè)距儀檢測(cè)項(xiàng)目分為兩個(gè)測(cè)試方向:
第一個(gè)方向是激光測(cè)距儀性能測(cè)試;另一個(gè)方向是激光測(cè)距儀安全等級(jí)測(cè)試。
激光測(cè)距儀性能測(cè)試參數(shù)如下:
序號(hào) | 參數(shù) |
1 | 波長(zhǎng) |
2 | 輸出功率 |
3 | 功率不穩(wěn)定度 |
4 | 束散角 |
5 | 出口光束直徑、束寬 |
6 | 光束質(zhì)量因子 束腰直徑、寬度 |
7 | 光束指向不穩(wěn)定度 |
8 | 偏振度 |
9 | 閾值 |
10 | 電光轉(zhuǎn)換效率 |
11 | 脈沖寬度 (準(zhǔn)連續(xù)型和脈沖型) |
12 | 脈沖重復(fù)頻率 (準(zhǔn)連續(xù)型和脈沖型) |
13 | 輸出能量 (準(zhǔn)連續(xù)型和脈沖型) |
14 | 輸出能量不穩(wěn)定度 (準(zhǔn)連續(xù)型和脈沖型) |
15 | 平均功率 (準(zhǔn)連續(xù)型和脈沖型) |
激光測(cè)距儀激光安全等級(jí)測(cè)試:
激光測(cè)距儀激光安全等級(jí)測(cè)試是一項(xiàng)關(guān)于激光安全的通用型安全標(biāo)準(zhǔn),目前該標(biāo)準(zhǔn)屬于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是出口國(guó)外都必須要進(jìn)行激光安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)和認(rèn)證。
地區(qū) | 標(biāo)準(zhǔn) | 要求 |
國(guó)內(nèi) | GB 7247.1 | 所有激光產(chǎn)品必須強(qiáng)制符合GB7247.1的激光輻射安全要求,符合激光的等級(jí)分類(lèi)、標(biāo)志、警告和使用指導(dǎo)。檢測(cè)必須由資質(zhì) 認(rèn)定的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。
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國(guó)際 | IEC 60825-1 | 所有激光產(chǎn)品必須強(qiáng)制符合IEC60825-1的激光輻射安全要求,符合激光的等級(jí)分類(lèi)、標(biāo)志、警告和使用指導(dǎo)。檢測(cè)必須由中 國(guó)認(rèn)可、國(guó)際互認(rèn)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。
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美國(guó) | FDA21CFR 1040.10 | 所有激光產(chǎn)品必須強(qiáng)制符合21CFR1040.10的激光輻射安全要求,符合激光的等級(jí)分類(lèi)、標(biāo)志、警告和使用指導(dǎo)。檢測(cè)必須由中國(guó)認(rèn)可、國(guó)際互認(rèn)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。
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目前激光安全等級(jí)測(cè)試國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為:GB 7247.1
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為:IEC 60825-1
美國(guó)FDA標(biāo)準(zhǔn)為:FDA 21CFR 1040.10標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)內(nèi)和國(guó)際地區(qū)激光安全等級(jí)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的具體分類(lèi)如下:
分類(lèi) | 描述 |
1類(lèi)激光
| 風(fēng)險(xiǎn)較低,并且在合理可預(yù)見(jiàn)的使用下是安全的,包括使用光學(xué)儀器進(jìn)行光束內(nèi)觀察。
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1M類(lèi)激光 | 波長(zhǎng)在302.5nm到4000nm之間,除非與光學(xué)輔助設(shè)備(例如雙筒望遠(yuǎn)鏡)一起使用,否則是安全的。
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2類(lèi)激光 | 波長(zhǎng)在400nm到700nm之間,不允許可接觸輻射超過(guò)2類(lèi)AEL輻射水平的激光。該波長(zhǎng)范圍之外的任何發(fā)射都必須低于1類(lèi)AEL。 |
2M類(lèi)激光
| 波長(zhǎng)在400nm到700nm之間,用光學(xué)儀器觀察時(shí)具有潛在危險(xiǎn)。該波長(zhǎng)范圍之外的任何輻射都必須低于1M類(lèi)AEL。
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3R類(lèi)激光 | 波長(zhǎng)范圍在302.5nm和106nm之間,具有潛在危險(xiǎn),但風(fēng)險(xiǎn)低于3B類(lèi)的激光。對(duì)于400nm和700nm之間的波長(zhǎng),可達(dá) 輻射限值在2類(lèi)AEL的5倍以?xún)?nèi),對(duì)于該區(qū)域以外的波長(zhǎng),在1類(lèi)AEL的5倍以?xún)?nèi)。
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3B類(lèi)激光
| 直接觀察光束條件下通常是危險(xiǎn)的,但在觀察漫反射時(shí)通常是安全的。
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4類(lèi)激光
| 在光束內(nèi)和漫反射觀察條件下都是危險(xiǎn)的。可能導(dǎo)致皮膚受傷,并且是潛在的火災(zāi)隱患。 |
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