Analiza zasad działania miernika odległości oraz monitorowanie temperatury i wilgotności
Dalmierze laserowe zazwyczaj wykorzystują dwie metody pomiaru odległości: metodę impulsową i metodę fazową. Proces pomiaru odległości metodą impulsową przebiega następująco: laser emitowany przez dalmierz jest odbijany przez mierzony obiekt i następnie odbierany przez dalmierz, a dalmierz rejestruje jednocześnie czas ruchu lasera tam i z powrotem. Połowa iloczynu prędkości światła i czasu podróży w obie strony to odległość między dalmierzem a mierzonym obiektem. Dokładność pomiaru odległości metodą impulsową wynosi zazwyczaj około plus/- 1 metra. Ponadto martwa strefa pomiaru tego typu dalmierzy wynosi zwykle około 15 metrów.
Laserowy pomiar odległości to metoda pomiaru odległości w pomiarze odległości za pomocą fali świetlnej. Jeżeli światło porusza się w powietrzu z prędkością c i potrzebuje czasu t, aby przejść tam i z powrotem między dwoma punktami A i B, wówczas odległość D między punktami A i B można wyrazić w następujący sposób.
D=ct/2
W formule:
D —— Odległość między dwoma punktami A i B na terenie stacji;
c — prędkość światła rozchodzącego się w atmosferze;
t — — Czas potrzebny, aby światło przeszło jednokrotnie tam i z powrotem między punktami A i B.
Z powyższego wzoru wynika, że pomiar odległości A i B oznacza w rzeczywistości pomiar czasu t propagacji światła. Ze względu na różne metody pomiaru czasu dalmierze laserowe można zazwyczaj podzielić na dwa rodzaje pomiarów: typu impulsowego i typu fazowego.
Dalmierz laserowy fazowy
Dalmierz z laserem fazowym wykorzystuje częstotliwość pasma radiowego do modulowania amplitudy wiązki laserowej i pomiaru opóźnienia fazowego generowanego przez zmodulowane światło jednokrotnie przechodzące tam i z powrotem do linii pomiarowej, a następnie przelicza odległość reprezentowaną przez opóźnienie fazowe zgodnie z do długości fali modulowanego światła. Oznacza to, że do pomiaru czasu potrzebnego na przejście światła przez linię pomiarową stosuje się metodę pośrednią.
Dalmierze z laserem fazowym są powszechnie stosowane w precyzyjnym pomiarze odległości. Dalmierz ten ze względu na dużą precyzję, zazwyczaj rzędu milimetrów, aby skutecznie odzwierciedlić sygnał i ograniczyć mierzony cel do określonego punktu, proporcjonalnego do dokładności przyrządu, dalmierz ten wyposażony jest w reflektor zwany tarczą kooperacyjną. lustro.
Jeżeli częstotliwość kątowa modulowanego światła wynosi ω, a opóźnienie fazowe generowane przez jeden przejazd w obie strony na mierzonej odległości D wynosi φ, wówczas odpowiedni czas t można wyrazić jako:
t=φ/ω
Podstawiając tę zależność do (3-6) odległość D można wyrazić jako
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ plus Δφ)
=c/4f (N plus ΔN)=U(N plus )
W formule:
φ — — Całkowite opóźnienie fazowe generowane przez jednokrotny przepływ sygnału tam i z powrotem do linii pomiarowej.
ω——Częstotliwość kątowa sygnału modulującego, ω=2πf.
U——długość jednostkowa, wartość jest równa 1/4 długości fali modulacji
N — — Liczba modulowanych półfali zawartych w linii pomiarowej.
Δφ — — Część opóźnienia fazowego mniejsza niż π generowana przez jednokrotny przepływ sygnału tam i z powrotem do linii pomiarowej.
ΔN — — Ułamkowa część fali modulacyjnej zawarta w linii pomiarowej, która jest mniejsza niż połowa długości fali.
ΔN=φ/ω
Przy danej modulacji i standardowych warunkach atmosferycznych częstotliwość c/(4πf) jest stała. W tym momencie pomiar odległości staje się pomiarem liczby półdługości fali zawartych w linii pomiarowej i pomiarem części ułamkowej mniejszej niż połowa długości fali, czyli N Or φ, w związku z rozwojem nowoczesnych precyzyjna technologia obróbki i technologia radiowego pomiaru fazy, pomiar φ osiągnął bardzo wysoką dokładność.
Aby zmierzyć kąt fazowy φ mniejszy niż π, można zastosować różne metody jego pomiaru. Zwykle najczęściej stosowane są pomiar fazy opóźnienia i cyfrowy pomiar fazy. Obecnie dalmierze laserowe krótkiego zasięgu do uzyskania φ wykorzystują zasadę cyfrowego pomiaru fazy.
