1、本文格式為Word版，下載可任意編輯大位移量（距離）測(cè)量中的相位差法檢測(cè) 相位差法屬回波法，常用于大位移量（距離）的測(cè)量之中。相位差檢測(cè)的載體是光波或電磁波。 由光的波動(dòng)性可知，光波是橫波，它在空間傳播，其振動(dòng)方程為： a=ACOS（t+）（1） 式中，A為光波的振幅；為光波的角頻率；為光波初相位。 要把光應(yīng)用于測(cè)位移，必需對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。 光的調(diào)制，就是利用某種人為的信息對(duì)光的放射進(jìn)行掌握的過程。通過掌握使放射光帶上的可以利用的人為信息傳輸出去。一般稱人為信息為調(diào)制信號(hào)。 設(shè)調(diào)制信號(hào)遵循正弦函數(shù)變化，它能使光的振幅A也發(fā)生正弦函數(shù)變化，亦即 A=A0+Asin t （2） 式中，A0為未調(diào)制的

2、光波振幅；A為引起振幅變化的最大值，為信號(hào)的振蕩角頻率，且。將式2代入式1，并令=0，得 （3） 式中： （4） 從物理光學(xué)中可知，光的強(qiáng)度與其振幅的平方成正比，且又表現(xiàn)為原子振蕩周期內(nèi)的平均值，故用1，表示式4的發(fā)光強(qiáng)度，則 式中，K為比例系數(shù)。明顯，J所表示的光源發(fā)光強(qiáng)度是一個(gè)定值。由此可見，式3的a0是一個(gè)定值。 一般說來(lái)，要把調(diào)制信號(hào)加在放射的光中，必需通過一種稱調(diào)制器的器件方能完成。圖1表示光波經(jīng)過調(diào)制器后光波被調(diào)制所形成的圖像。 圖1光波經(jīng)調(diào)制所彤成的圖像 圖1（b）虛線（包絡(luò)線）表示在調(diào)制信號(hào)作用下光波的強(qiáng)度發(fā)生了遵循正弦規(guī)律的緩慢變化，其幅度的大小表示了光強(qiáng)J（A）明暗的有規(guī)律

3、變化。式3中m稱為調(diào)制度。由于m的存在，光波強(qiáng)度的明暗變化遵循調(diào)制信號(hào)的特征，其頻率與調(diào)制信號(hào)頻率相同（稱為調(diào)制頻率）。那么原來(lái)無(wú)法利用的光變?yōu)楣鈴?qiáng)度的明暗（或光波振幅）遵循調(diào)制信號(hào)頻率變化的光波，就是調(diào)制光波。在這里角頻率為的光波運(yùn)載著頻率為的信號(hào)傳輸出去，故稱光源發(fā)出的光波為載波。 相位差法測(cè)位移所需要的光波是利用一種遵循正弦規(guī)律的信號(hào)通過某種方式（如采納調(diào)制器）把連續(xù)光波強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)槊靼担ɑ蚍Q波的振幅大?。┻B續(xù)變化的調(diào)制光波。利用這種明暗變化的調(diào)制光波就能達(dá)到測(cè)位移的目的。 波在傳播過程中所產(chǎn)生的相位移與傳播的路程有親密的關(guān)系。在這里，用表示相位移，則依據(jù)波動(dòng)方程，有關(guān)系式 （5） 式中，

4、為波的角頻率，=2，是波的振蕩頻率；v為波的速度（即電磁波的速度C）。設(shè)波傳播經(jīng)過路程所需時(shí)間為t，則t=，故上式又可表示為 =2·t（6） 由此可知 （7） 設(shè)測(cè)距儀從A點(diǎn)放射調(diào)制光波，到達(dá)B點(diǎn)反射器又反射回測(cè)距儀，經(jīng)受了2D的路程，則有關(guān)系式 （8） 式8表明，只要通過測(cè)定調(diào)制光波經(jīng)2D的相位移，便可間接測(cè)定t2D。，獲得所需的距離D來(lái)。相位差法測(cè)距因此而得名。 為了進(jìn)一步說明相位差法測(cè)距原理，我們把光的放射與接收過程畫成波形如圖2的情形，即把來(lái)回所測(cè)距離D的調(diào)制光波展在2D上。從圖中可以看到，調(diào)制光波經(jīng)2D有N個(gè)整周期的波和不足一個(gè)周期的波，故調(diào)制光波經(jīng)2D 產(chǎn)生的相位移可以用

5、下式表示，即 圖2光的放射與接收過程 =N·2+N·2 （9） 式中，N為調(diào)制光波的整波數(shù)，N為調(diào)制光波最終部分不足整波的尾波數(shù) 把式9代入式8中，則得 （10） 由于=，令=，則上式為 D=u（N+N）（11） 式中，為調(diào)制波長(zhǎng)，為測(cè)尺長(zhǎng)，簡(jiǎn)稱測(cè)尺，即 （12） 明顯在光速C已知的狀況下，便打算于調(diào)制頻率，故又稱為測(cè)尺頻率。 由于長(zhǎng)度肯定，那么對(duì)于某一距離D來(lái)說，N及N也是肯定的。從式11可見，相位法測(cè)距就猶如我們拿著一把肯定長(zhǎng)度，的測(cè)尺，一尺一尺地丈量距離一樣，只要測(cè)得整尺數(shù)N及尾尺數(shù)N，便可以依據(jù)式11計(jì)算出所測(cè)的距離D來(lái)。 圖3為相位差法測(cè)距儀的基本結(jié)構(gòu)方框圖。從圖

6、可見，相位差法測(cè)距儀結(jié)構(gòu)包括光源、調(diào)制器、光的接收裝置、測(cè)相裝置以及高頻振蕩器、電源等電子電路。 圖3相位差法測(cè)距儀結(jié)構(gòu)框圖 光源 這是測(cè)距儀放射載波光束必不行少的器件。 調(diào)制器這種裝置在外加信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）的作用下，對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，從而放射出調(diào)制光波。能產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)的裝置在電子電路中稱為高頻振蕩器，在測(cè)距中一般稱為主機(jī)振蕩器。 反射器 它是測(cè)距儀精密測(cè)距不行缺少的獨(dú)立部件，具有最大限度反射光波的作用。 接收裝置 在測(cè)距儀中能夠把反射器反射回來(lái)的調(diào)制光波接收下來(lái)，并且準(zhǔn)時(shí)轉(zhuǎn)換為具有返回光信號(hào)特征的電信號(hào)測(cè)距信號(hào)em。 測(cè)相裝置 該裝置用于測(cè)定光波經(jīng)2D的相位變化量。由于高頻振蕩器不僅給調(diào)制器供應(yīng)調(diào)制信號(hào)，同時(shí)又給測(cè)相裝置供應(yīng)參考信號(hào)er。測(cè)相裝置又有來(lái)自接收裝置的測(cè)距信號(hào)em。在測(cè)相裝置中比較er、em二信號(hào)的相位差，從而獲得光經(jīng)2D的相位移。由于er、em的頻率都由高頻振蕩器所打算，故er、em都屬于同頻率信號(hào)。明顯，在測(cè)相裝置中，把調(diào)制光波經(jīng)2D相位移的測(cè)定