Принципиальный анализ приборов для мониторинга температуры и влажности и измерения расстояния
В лазерных дальномерах обычно используются два метода измерения расстояния: импульсный метод и фазовый метод. Процесс импульсной дальнометрии заключается в следующем: излучаемый дальномером лазер отражается от измеряемого объекта и затем принимается дальномером, который одновременно фиксирует время прохождения лазера туда и обратно. Половина произведения скорости света на время туда и обратно составляет расстояние между дальномером и измеряемым объектом. Точность импульсного метода измерения расстояния обычно составляет около плюс /-1 метра. Кроме того, слепая зона измерения дальномера этого типа обычно составляет около 15 метров.
Лазерная локация — это метод измерения расстояний при локации световых волн. Если время, необходимое свету для перемещения туда и обратно между точками A и B со скоростью c в воздухе, равно t, то расстояние D между точками A и B можно представить следующим образом.
Д=ct/2
В уравнении:
D – расстояние между двумя точками станции А и Б;
С – скорость распространения света в атмосфере;
Т — время, необходимое свету для перемещения туда и обратно между точками А и В.
Из приведенного выше уравнения видно, что для измерения расстояний A и B фактически необходимо измерить время t распространения света. В соответствии с различными методами измерения лазерные дальномеры обычно можно разделить на два типа измерения: импульсный и фазовый.
Фазовый лазерный дальномер
Фазовый лазерный дальномер использует частоту радиодиапазона для модуляции амплитуды лазерного луча и измерения фазовой задержки, создаваемой модулированным светом, движущимся вперед и назад к измерительной линии. Затем на основе длины волны модулированного света преобразуется расстояние, представленное этой фазовой задержкой. Косвенный метод используется для определения времени, необходимого свету для прохождения вперед и назад по измерительной линии, как показано на рисунке.
Фазовые лазерные дальномеры обычно используются для точной локации. Благодаря высокой точности, обычно на уровне миллиметра, для эффективного отражения сигнала и ограничения измеряемой цели определенной точкой, пропорциональной точности прибора, дальномер этого типа оснащен отражателем, называемым кооперативной целью.
Если частота угла модуляции равна ω. Фазовая задержка, создаваемая двусторонним обходом на измеряемом расстоянии D, равна φ. Тогда соответствующее время t можно выразить как:
T= φ/ω
Подставив это соотношение в расстояние D уравнения (3-6), можно выразить как
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π плюс Δφ)
=C/4f (N плюс Δ N) =U (N плюс)
В уравнении:
φ — общая фазовая задержка, создаваемая сигналом, проходящим туда и обратно по линии.
ω — — Угловая частота модулированного сигнала, ω= 2 π f.
U – длина единицы измерения, числовое значение, равное 1/4 длины волны модуляции.
N – количество модулированных полуволн, включенных в линию измерения.
Δφ—— Сигнал генерирует фазовую задержку менее π за один проход туда и обратно к измерительной линии.
Δ N – Дробная часть волны модуляции, содержащаяся в измерительной линии и составляющая менее половины длины волны.
Δ N= φ/ω
При заданной модуляции и стандартных атмосферных условиях частота c/(4 π f) является постоянной, и измерение расстояния становится измерением количества полуволн, входящих в измерительную линию, и измерением дробных частей, меньших половины длины волны. , т.е. N или φ. Благодаря развитию современной технологии точной обработки и технологии измерения радиофазы φ измерение достигло высокой точности.
Для измерения фазового угла менее π φ можно использовать различные методы измерения, наиболее часто используемые методы — измерение фазы задержки и цифровое измерение фазы. В настоящее время в лазерных дальномерах ближнего действия для получения φ используется принцип цифрового измерения фазы.
Как упоминалось выше, в целом в фазовых лазерных дальномерах используется непрерывный лазерный луч с модулированными сигналами. Для достижения высокой точности определения дальности необходимо настроить совместные цели. Выпускаемые в настоящее время портативные лазерные дальномеры представляют собой еще один новый тип дальномеров среди импульсных лазерных дальномеров, которые не только имеют небольшой размер и легкий вес, но также используют технологию расширения и разделения импульсов цифрового измерения фазы, которая может достигать точности на уровне миллиметра без необходимости совместной работы. цели, диапазон измерения превысил 100 м и может быстро и точно отображать расстояние напрямую. Это новейший стандартный прибор для измерения длины в прецизионных инженерных измерениях ближнего действия и измерении площади зданий. В настоящее время широкое распространение получили ручные лазерные дальномеры серии DISTO и лазерные дальномеры Trueyard производства компании Leica.
