Wprowadzenie do zasady pomiaru odległości dalmierzem elektromagnetycznym
Istnieją dwie metody pomiaru odległości fal elektromagnetycznych: określanie odległości impulsowej i określanie odległości fazowej.
zakres pulsu
Część impulsu świetlnego emitowanego przez przyrząd na jednym końcu przewodu pomiarowego wchodzi bezpośrednio do odbiorczego urządzenia optoelektronicznego z wnętrza przyrządu jako impuls odniesienia; pozostała część wyemitowanego impulsu świetlnego również trafia do odbiorczego urządzenia optoelektronicznego po odbiciu przez lustro na drugim końcu linii pomiarowej. Mierząc czas t między impulsem odniesienia a impulsem odbitym, odległość D można obliczyć ze wzoru: , gdzie c jest prędkością światła. Wszystkie dalmierze laserowe stosowane w geodezji satelitarnej do pomiaru Księżyca i sztucznych satelitów korzystają z metody pomiaru odległości impulsowej.
rozpiętość faz
Fala świetlna lub mikrofalowa modulowana prądem wysokiej częstotliwości jest emitowana z jednego końca linii pomiarowej, a po powrocie z drugiego końca, za pomocą detektora fazy mierzona jest różnica faz pomiędzy emitowaną falą a echem. Jeżeli częstotliwość modulacji wynosi f, czas przemieszczania się fali elektromagnetycznej tam i z powrotem wynosi: gdzie n oznacza
Liczba pełnych tygodni w czasie t. Podstawiając t do podanego powyżej wzoru metody wyznaczania odległości impulsowej, odległość D wynosi: , gdzie λ jest znaną długością fali modulowanej fali, która jest równoważna długości linijki służącej do pomiaru odległości, a n jest równoważne liczba pełnych stóp w zakresie pomiarowym. Mantysa o długości mniejszej niż jedna linijka.
W celu określenia liczby n całej stopy stosuje się najczęściej metodę zmiennej częstotliwości i metodę wielopoziomowej stałej częstotliwości. Pierwsza polega na tym, aby częstotliwość modulacji dalmierza zmieniała się w sposób ciągły w określonym zakresie, co jest równoznaczne z ciągłą zmianą długości linijki pomiarowej, tak aby mogła ona po prostu zużywać energię na pomiar odległości. Podczas pomiaru odległości częstotliwość jest modulowana sukcesywnie tak, aby mantysa mniejsza niż pełna stopa była równa zeru. Na podstawie liczby wystąpień zera i odpowiadającej mu wartości częstotliwości można wyznaczyć liczbę n stopni całej linijki pomiarowej. Gdy stosowana jest metoda wielopoziomowej stałej częstotliwości, jest to równoznaczne z użyciem kilku linijek pomiarowych o różnych długościach do pomiaru tej samej odległości. Zgodnie z różnicą faz zmierzoną przy różnych częstotliwościach, liczbę całkowitą n można rozwiązać, aby otrzymać odległość D.
Oprócz pomiaru różnicy faz za pomocą detektora fazy można zastosować także metodę zmiennej ścieżki optycznej, czyli układ optyczny wewnątrz przyrządu służy do zmiany ścieżki optycznej odbieranego sygnału w celu opóźnienia sygnału o okres czas. Gdy przyrząd elektroniczny wskaże, że faza sygnału nadawanego jest taka sama jak faza sygnału odbieranego, odczytaj mantysę bezpośrednio na skali. Dodatkowo obwód opóźniający może służyć również do zmiany fazy odbieranego sygnału, a obwód może regulować podział na sterowniku i odczytywać mantysę.
