Zasada działania i zastosowanie dalmierza laserowego

Zasada działania i zastosowanie dalmierza laserowego

Zasada działania dalmierza laserowego

Dalmierze laserowe zazwyczaj wykorzystują dwie metody pomiaru odległości: metodę impulsową i metodę fazową. Proces wyznaczania odległości metodą impulsową jest następujący: laser emitowany przez dalmierz jest odbijany od mierzonego obiektu, a następnie odbierany przez dalmierz, a dalmierz rejestruje czas lasera tam iz powrotem w tym samym czasie. Połowa iloczynu prędkości światła i czasu podróży w obie strony to odległość między dalmierzem a mierzonym obiektem. Dokładność pomiaru odległości metodą impulsową wynosi na ogół około plus /- 1 metra. Ponadto martwa strefa pomiarowa tego typu dalmierzy wynosi na ogół około 15 metrów. Laserowy pomiar odległości to metoda pomiaru odległości w pomiarze odległości falą świetlną. Jeśli światło porusza się w powietrzu z prędkością c i potrzebuje czasu t, aby przemieścić się tam iz powrotem między dwoma punktami A i B, to odległość D między punktami A i B można wyrazić w następujący sposób.

D=ct/2

we wzorze:

D — odległość między dwoma punktami A i B stacji;

c——prędkość światła rozchodzącego się w atmosferze;

t ——Czas potrzebny na jednokrotne przejście światła tam i z powrotem między punktami A i B.

Z powyższego wzoru widać, że mierzenie odległości A i B to w rzeczywistości mierzenie czasu t rozchodzenia się światła. Zgodnie z różnymi metodami pomiaru czasu, dalmierze laserowe można zwykle podzielić na dwa rodzaje pomiaru: typ impulsu i typ fazy.

Fazowy dalmierz laserowy

Fazowy dalmierz laserowy wykorzystuje częstotliwość pasma radiowego do modulowania amplitudy wiązki laserowej i pomiaru opóźnienia fazowego generowanego przez zmodulowane światło przechodzące tam iz powrotem do linii pomiarowej raz, a następnie przekształca odległość reprezentowaną przez opóźnienie fazowe zgodnie z do długości fali modulowanego światła. Oznacza to, że metoda pośrednia służy do pomiaru czasu wymaganego do przejścia światła przez linię pomiarową. Dalmierze laserowe fazowe są powszechnie stosowane w precyzyjnych pomiarach odległości. Ze względu na dużą precyzję, na ogół rzędu milimetrów, aby skutecznie odbijać sygnał i ograniczać mierzony cel do określonego punktu współmiernego z dokładnością przyrządu, dalmierz ten wyposażony jest w reflektor zwany tarczą kooperacyjną. lustro. Jeśli częstotliwość kątowa modulowanego światła wynosi ω, a opóźnienie fazowe generowane przez jedną podróż w obie strony na mierzonej odległości D wynosi φ, to 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 dodać Δφ)

=c/4f(N plus ΔN)=U(N plus )

we wzorze:

φ——Całkowite opóźnienie fazowe generowane przez sygnał przechodzący jednokrotnie 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 zmodulowanych półfal zawartych w linii pomiarowej.

Δφ——Część opóźnienia fazowego mniejsza niż π generowana przez sygnał przechodzący raz tam i z powrotem do linii pomiarowej.

ΔN——Ułamkowa część fali modulacji 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 czasie pomiar odległości staje się pomiarem liczby połówek długości fali zawartych w linii pomiarowej i pomiarem części ułamkowej mniejszej niż połowa długości fali, czyli N lub φ, w związku z rozwojem nowoczesnych precyzyjna technologia obróbki i technologia pomiaru fazy radiowej, pomiar φ osiągnął bardzo wysoką dokładność. Aby zmierzyć kąt fazowy φ mniejszy od π, można go zmierzyć różnymi metodami. Zwykle najczęściej stosuje się pomiar fazy opóźnienia i cyfrowy pomiar fazy. Obecnie dalmierze laserowe krótkiego zasięgu wykorzystują zasadę cyfrowego pomiaru fazy do uzyskania φ.

Ogólnie rzecz biorąc, dalmierz laserowy fazowy wykorzystuje wiązkę laserową z modulowanym sygnałem do ciągłej emisji. Aby uzyskać precyzyjny pomiar odległości, należy skonfigurować wspólny cel. Obecnie wprowadzony na rynek ręczny dalmierz laserowy to pulsacyjny dalmierz laserowy. Kolejny nowy typ dalmierza w dalmierzu, jest nie tylko mały i lekki, ale także wykorzystuje cyfrową technologię poszerzania i podziału impulsów pomiaru fazy, która może osiągnąć dokładność na poziomie milimetra bez potrzeby współpracy celów. Zakres pomiarowy przekroczył 100 m i może szybko i dokładnie wyświetlać odległość bezpośrednio. Jest to najnowszy standardowy przyrząd do pomiaru długości w precyzyjnych pomiarach inżynierii precyzyjnej krótkiego zasięgu i pomiarze powierzchni budynku.