Analýza princípu diaľkomeru a monitorovanie teploty a vlhkosti
Laserové diaľkomery vo všeobecnosti používajú dve metódy na meranie vzdialenosti: pulznú metódu a fázovú metódu. Proces pulznej metódy merania vzdialenosti je nasledovný: laser vyžarovaný diaľkomerom je odrazený meraným objektom a následne prijímaný diaľkomerom a diaľkomer súčasne zaznamenáva čas lasera tam a späť. Polovicou súčinu rýchlosti svetla a času obehu je vzdialenosť medzi diaľkomerom a meraným objektom. Presnosť merania vzdialenosti pulznou metódou je vo všeobecnosti okolo plus /- 1 metra. Okrem toho je slepá zóna merania tohto typu diaľkomeru vo všeobecnosti asi 15 metrov.
Laserové meranie vzdialenosti je metóda merania vzdialenosti pri meraní vzdialenosti svetelnými vlnami. Ak sa svetlo pohybuje vo vzduchu rýchlosťou c a trvá mu čas t, kým prejde tam a späť medzi dvoma bodmi A a B, potom vzdialenosť D medzi bodmi A a B možno použiť takto.
D=ct/2
Vo vzorci:
D——Vzdialenosť medzi dvoma bodmi A a B miesta stanice;
c——rýchlosť svetla šíriaceho sa v atmosfére;
t——Čas potrebný na to, aby svetlo raz prešlo tam a späť medzi A a B.
Z vyššie uvedeného vzorca je zrejmé, že merať vzdialenosť A a B je vlastne merať čas t šírenia svetla. Podľa rôznych metód merania času možno laserové diaľkomery zvyčajne rozdeliť na dva typy merania: typ impulzu a typ fázy.
Fázový laserový diaľkomer
Fázový laserový diaľkomer využíva frekvenciu rádiového pásma na moduláciu amplitúdy laserového lúča a meranie fázového oneskorenia generovaného modulovaným svetlom idúcim tam a späť do prieskumnej čiary a potom prevádza vzdialenosť reprezentovanú fázovým oneskorením podľa na vlnovú dĺžku modulovaného svetla. To znamená, že nepriama metóda sa používa na meranie času potrebného na to, aby svetlo prešlo cez prieskumnú čiaru.
Fázové laserové diaľkomery sa vo všeobecnosti používajú na presné meranie vzdialenosti. Vďaka svojej vysokej presnosti, vo všeobecnosti na úrovni milimetrov, s cieľom efektívne odrážať signál a obmedziť meraný cieľ na konkrétny bod zodpovedajúci presnosti prístroja, je tento diaľkomer vybavený reflektorom nazývaným kooperatívny cieľ. zrkadlo.
Ak je uhlová frekvencia modulovaného svetla ω a fázové oneskorenie generované jednou spiatočnou cestou na vzdialenosť D, ktorá sa má merať, je φ, potom zodpovedajúci čas t možno vyjadriť ako:
t=φ/ω
Nahradením tohto vzťahu do (3-6) možno vzdialenosť D vyjadriť ako
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ plus Δφ)
=c/4f (N plus ΔN)=U(N plus )
Vo vzorci:
φ——Celkové fázové oneskorenie generované signálom idúcim tam a späť do meracieho vedenia raz.
ω——Uhlová frekvencia modulačného signálu, ω=2πf.
U——jednotková dĺžka, hodnota sa rovná 1/4 modulačnej vlnovej dĺžky
N——Počet modulovaných polovičných vlnových dĺžok zahrnutých v prieskumnej čiare.
Δφ——Časť fázového oneskorenia menšia ako π generovaná signálom idúcim tam a späť do meracieho vedenia raz.
ΔN—— zlomková časť modulačnej vlny obsiahnutá v prieskumnej čiare, ktorá je menšia ako polovica vlnovej dĺžky.
ΔN=φ/ω
Pri danej modulácii a štandardných atmosférických podmienkach je frekvencia c/(4πf) konštantná. V tejto dobe sa meranie vzdialenosti stáva meraním počtu polovičných vlnových dĺžok obsiahnutých v prieskumnej čiare a meraním zlomkovej časti menšej ako polovičná vlnová dĺžka, to znamená N alebo φ, v dôsledku vývoja moderných technológia presného obrábania a technológia merania rádiovej fázy, meranie φ dosiahlo veľmi vysokú presnosť.
Na meranie fázového uhla φ, ktorý je menší ako π, je možné použiť rôzne metódy na jeho meranie. Zvyčajne sa najčastejšie používa meranie fázy oneskorenia a digitálne meranie fázy. V súčasnosti laserové diaľkomery krátkeho dosahu využívajú na získanie φ princíp digitálneho merania fázy.
