脈沖激光測(cè)距法的原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)檢測(cè)得出激光從出發(fā)到返回到同一位置時(shí)的時(shí)間差來(lái)算出距離。
其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:激光發(fā)射器會(huì)向前投射出一束激光,同時(shí)計(jì)時(shí)器啟動(dòng),當(dāng)發(fā)射出去的激光在遇到待測(cè)對(duì)象時(shí),則激光會(huì)返回到激光接收器,此時(shí)計(jì)時(shí)器也停止計(jì)時(shí)。
將上述的時(shí)間的一般與光在當(dāng)前條件下的速度進(jìn)行相乘,即可得出激光發(fā)射位置與目標(biāo)物體之間的距離。如下圖所示。
設(shè)激光發(fā)生器與被測(cè)對(duì)象之間相距的距離為L(zhǎng),激光從激光發(fā)射器出發(fā)到返回到激光接收器之間所花費(fèi)的時(shí)間為t,光在空氣中的移動(dòng)速度為c(c ≈ 3.0 × 10的8次方m/s,由于光速c受到其他因素的影響導(dǎo)致的變化幅度過(guò)小,幾乎可忽略不計(jì))。激光發(fā)生器與與被測(cè)對(duì)象之間的距離L、激光的飛行時(shí)間t和光速c三者之間的關(guān)系可以表示為:
脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)中,飛行時(shí)間一般根據(jù)計(jì)數(shù)器從發(fā)射模塊到接收模塊之間測(cè)量的脈沖數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)數(shù)測(cè)量波形圖如下圖所示。
假如計(jì)數(shù)器測(cè)得發(fā)射模塊到接收模塊接收到脈沖的時(shí)間是t,而脈沖計(jì)數(shù)器所測(cè)得的時(shí)鐘脈沖數(shù)為N,f0是它的工作頻率,由此可得:
上式中,表示在經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí),激光所走過(guò)的距離。依據(jù)上式可知,如果脈沖計(jì)數(shù)器檢測(cè)到個(gè)脈沖信號(hào),則可以算出激光發(fā)射器與目標(biāo)物體之間的距離為L(zhǎng)N。