Analýza princípov prístroja na monitorovanie teploty a vlhkosti a na meranie vzdialenosti
Laserové diaľkomery vo všeobecnosti používajú dve metódy na meranie vzdialenosti: pulznú metódu a fázovú metódu. Proces pulzného určovania vzdialenosti je nasledovný: laser vyžarovaný diaľkomerom je odrazený meraným objektom a následne prijímaný diaľkomerom, ktorý súčasne zaznamenáva čas spiatočnej cesty lasera. Polovica súčinu rýchlosti svetla a spiatočného času je vzdialenosť medzi diaľkomerom a meraným objektom. Presnosť pulznej metódy na meranie vzdialenosti je vo všeobecnosti okolo +/-1 metra. Okrem toho je slepá zóna merania tohto typu diaľkomeru vo všeobecnosti okolo 15 metrov.
Laserové meranie vzdialenosti je metóda merania vzdialenosti pri meraní svetelných vĺn. Ak čas potrebný na to, aby sa svetlo pohybovalo tam a späť medzi bodmi A a B rýchlosťou c vo vzduchu, je t, potom vzdialenosť D medzi bodmi A a B môže byť znázornená nasledovne.
D=ct/2
V rovnici:
D - vzdialenosť medzi dvoma bodmi stanice A a B;
C - rýchlosť šírenia svetla v atmosfére;
T - Čas potrebný na to, aby sa svetlo pohybovalo tam a späť medzi A a B.
Z vyššie uvedenej rovnice je vidieť, že na meranie vzdialeností A a B je vlastne potrebné zmerať čas t šírenia svetla. Podľa rôznych metód merania možno laserové diaľkomery zvyčajne rozdeliť na dve formy merania: pulzný typ a fázový typ.
Fázový laserový diaľkomer
Fázový laserový diaľkomer využíva frekvenciu rádiového pásma na moduláciu amplitúdy laserového lúča a meranie fázového oneskorenia generovaného modulovaným svetlom putujúcim tam a späť k meracej čiare. Potom sa na základe vlnovej dĺžky modulovaného svetla prevedie vzdialenosť reprezentovaná týmto fázovým oneskorením. Nepriama metóda sa používa na určenie času potrebného na to, aby svetlo prešlo tam a späť meracou čiarou, ako je znázornené na obrázku.
Fázové laserové diaľkomery sa vo všeobecnosti používajú na presné meranie vzdialenosti. Vďaka svojej vysokej presnosti, zvyčajne na úrovni milimetrov, s cieľom efektívne odrážať signál a obmedziť meraný cieľ na konkrétny bod, ktorý je úmerný presnosti prístroja, je tento typ diaľkomeru vybavený reflektorom nazývaným kooperatívny cieľ.
Ak je frekvencia modulačného uhla ω, Fázové oneskorenie generované spiatočnou cestou na meranej vzdialenosti D je φ, potom zodpovedajúci čas t možno vyjadriť ako:
T= φ/ω
Dosadenie tohto vzťahu do vzdialenosti D rovnice (3-6) môže byť vyjadrené ako
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π+ Δφ)
=C/4f (N+ Δ N) =U (N+)
V rovnici:
φ—— Celkové fázové oneskorenie generované signálom pohybujúcim sa tam a späť do vedenia.
ω—— Uhlová frekvencia modulovaného signálu, ω= 2 π f.
U - Jednotková dĺžka, číselná hodnota rovná 1/4 modulačnej vlnovej dĺžky
N - Počet modulovaných polovičných vlnových dĺžok zahrnutých v meracom riadku.
Δφ—— Signál generuje fázové oneskorenie menšie ako π pri jednej spiatočnej ceste k meracej linke.
Δ N - zlomková časť modulačnej vlny obsiahnutá v meracom vedení, ktorá je menšia ako polovica vlnovej dĺžky.
Δ N= φ/ω
Pri danej modulácii a štandardných atmosférických podmienkach je frekvencia c/(4 π f) konštantná a meranie vzdialenosti sa stáva meraním počtu polovičných vlnových dĺžok zahrnutých v meracom vedení a meraním zlomkových častí menších ako polovičné vlnové dĺžky. , teda N alebo φ, Vďaka vývoju modernej technológie presného obrábania a technológie rádiového merania fáz φ Meranie dosiahlo vysokú presnosť.
Na meranie fázového uhla menšieho ako π φ je možné použiť rôzne metódy merania a najbežnejšie používané metódy sú meranie fázy oneskorenia a digitálne meranie fázy. V súčasnosti laserové diaľkomery krátkeho dosahu využívajú na získanie φ princíp digitálneho merania fázy.
Ako už bolo spomenuté vyššie, diaľkomery s fázovým laserom vo všeobecnosti používajú kontinuálny laserový lúč s modulovanými signálmi. Aby sa dosiahla vysoká presnosť dosahu, je potrebné nakonfigurovať kooperatívne ciele. Aktuálne uvádzané ručné laserové diaľkomery sú ďalším novým typom diaľkomerov medzi pulznými laserovými diaľkomermi, ktoré majú nielen malé rozmery a nízku hmotnosť, ale využívajú aj technológiu digitálneho fázového merania pulzného rozšírenia a rozdelenia, ktorá dokáže dosiahnuť milimetrovú presnosť bez potreby spolupráce. ciele, Rozsah merania presiahol 100 m a dokáže rýchlo a presne priamo zobraziť vzdialenosť. Je to najnovší typ štandardného prístroja na meranie dĺžky v krátkodosahovom meraní presného strojárstva a meraní plochy budov. V súčasnosti sú široko používané ručné laserové diaľkomery série DISTO a laserové diaľkomery Trueyard vyrábané spoločnosťou Leica Company.
