做一个激光测距测高仪

谢作如 郑一粟

笔者做激光测距测高仪的想法源自一款用摄像头作为测量工具的APP。这类APP的测量原理是根据手机、平板的摄像头成像的比例关系，计算出测量距离和物体高度。例如，iPhone有款软件叫“光学测距仪”，运行界面如图1所示。

在使用过程中，笔者发现这类APP的操作其实还是比较麻烦的，因为需要参照物。如果要测量某头顶某条梁的长度，或者屋顶离地面的高度，基于摄像头的测量软件几乎是无能为力了。那么，有没有其他的解决方案呢？于是，笔者与学生一起进行研究，最终基于激光的测距测高仪就这样产生了。

● 原理

笔者准备使用激光作为测量工具，并非使用反射时间来计算。接下来要用到数学知识了。如果要测量物体P到物体T的距离，可以用这样的办法：如图2所示，在物体P处找两个点，如A、B，分别连接物体T的C点。这时，只要知道∠BAC（θ1）和∠ABC（θ2）的角度，以及AB线段的长度，就可以算出C点到AB的垂直距离L。

计算公式为：

只要能得到这两个夹角的准确角度，就可以计算出物体离测量仪器的距离了。然后，是否还可以利用这样的原理继续得到物体的高度或者长度呢？（参见图3）

如果在测量仪器上设置3个点。其中点1连接被测物体的一端A，点2和点3分别连接被测物体的另一段B。只要得到线段ab的长度及角度θ1、θ2和θ3的大小，便可以求出被测物的高度h以及测距仪器与被测物的水平距离x。

那么，连接测量仪器和被测物体的直线用什么来实现？毫无疑问，激光是最好的方案。……