nguyên tắc của máy đo khoảng cách là gì
Công cụ tìm phạm vi laser thường sử dụng hai phương pháp để đo khoảng cách: phương pháp xung và phương pháp pha. Quy trình của phương pháp xung sắp xếp phạm vi như sau: tia laser do công cụ tìm phạm vi phát ra được phản xạ bởi đối tượng được đo và sau đó được công cụ tìm phạm vi nhận, và công cụ tìm phạm vi ghi lại thời gian của tia laser qua lại cùng một lúc. Một nửa tích của tốc độ ánh sáng và thời gian khứ hồi là khoảng cách giữa máy đo khoảng cách và đối tượng được đo. Độ chính xác của phép đo khoảng cách bằng phương pháp xung thường là khoảng cộng /-1 mét. Ngoài ra, vùng mù đo lường của loại máy đo khoảng cách này thường là khoảng 15 mét.
Đo khoảng cách bằng laser là một phương pháp đo khoảng cách trong phép đo khoảng cách bằng sóng ánh sáng. Nếu ánh sáng truyền trong không khí với tốc độ c và mất thời gian t để đi đi lại lại giữa hai điểm A và B, thì khoảng cách D giữa hai điểm A và B có thể được biểu diễn như sau.
D=ct/2
Trong công thức:
D——khoảng cách giữa hai điểm A và B của nhà ga;
c——tốc độ ánh sáng lan truyền trong khí quyển;
t——Thời gian cần thiết để ánh sáng đi đi lại lại giữa A và B một lần.
Từ công thức trên có thể thấy rằng đo khoảng cách của A và B thực chất là đo thời gian t truyền ánh sáng. Theo các phương pháp đo thời gian khác nhau, máy đo khoảng cách laser thường có thể được chia thành hai loại phép đo: loại xung và loại pha.
Máy đo khoảng cách laze pha
Máy đo khoảng cách laze pha sử dụng tần số của băng tần vô tuyến để điều chỉnh biên độ của chùm tia laze và đo độ trễ pha được tạo ra bởi ánh sáng được điều biến đi tới lui đường khảo sát một lần, sau đó chuyển đổi khoảng cách được biểu thị bằng độ trễ pha thành đến bước sóng của ánh sáng biến điệu. Nghĩa là, phương pháp gián tiếp được sử dụng để đo thời gian cần thiết để ánh sáng đi qua lại đường đo, như thể hiện trong hình.
Máy đo khoảng cách laser pha thường được sử dụng trong phép đo khoảng cách chính xác. Do độ chính xác cao, thường ở mức milimet, để phản xạ tín hiệu một cách hiệu quả và giới hạn mục tiêu được đo ở một điểm cụ thể tương xứng với độ chính xác của thiết bị, máy đo khoảng cách này được trang bị một gương phản xạ gọi là mục tiêu hợp tác. gương.
Nếu tần số góc của ánh sáng biến điệu là ω và độ trễ pha được tạo ra bởi một chuyến đi khứ hồi trên khoảng cách D cần đo là φ, thì thời gian t tương ứng có thể được biểu thị bằng:
t=φ/ω
Thay thế mối quan hệ này vào (3-6) khoảng cách D có thể được biểu thị bằng
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ cộng Δφ)=c/4f (N cộng ΔN){ {8}}U(N cộng )
Trong công thức:
φ——Tổng độ trễ pha được tạo ra bởi tín hiệu qua lại đường đo một lần.
ω——Tần số góc của tín hiệu điều biến, ω=2πf.
U——đơn vị chiều dài, giá trị bằng 1/4 bước sóng điều chế
N——Số nửa bước sóng được điều biến có trong đường khảo sát.
Δφ——Phần trễ pha nhỏ hơn π được tạo ra bởi tín hiệu đi đi lại lại đường đo một lần.
ΔN——Phần phân số của sóng biến điệu chứa trong vạch khảo sát nhỏ hơn một nửa bước sóng.
ΔN=φ/ω
Trong điều kiện điều chế và khí quyển tiêu chuẩn đã cho, tần số c/(4πf) là một hằng số. Tại thời điểm này, phép đo khoảng cách trở thành phép đo số lượng nửa bước sóng có trong đường khảo sát và phép đo phần phân số nhỏ hơn nửa bước sóng, nghĩa là N Hoặc φ, do sự phát triển của hiện đại. công nghệ gia công cơ khí chính xác và công nghệ đo pha vô tuyến, phép đo φ đã đạt độ chính xác rất cao.
Để đo góc pha φ nhỏ hơn π, có thể sử dụng các phương pháp đo khác nhau. Thông thường, phép đo pha trễ và phép đo pha kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi nhất. Hiện tại, máy đo khoảng cách laser tầm ngắn sử dụng nguyên tắc đo pha kỹ thuật số để thu được φ.
Nói chung, công cụ tìm phạm vi laze pha sử dụng chùm tia laze có tín hiệu được điều chế để phát ra liên tục. Để có được phép đo khoảng cách có độ chính xác cao, cần phải định cấu hình mục tiêu hợp tác. Máy đo khoảng cách laser cầm tay hiện đang được tung ra thị trường là máy đo khoảng cách laser xung. Một loại máy đo khoảng cách mới khác trong máy đo khoảng cách, nó không chỉ có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ mà còn áp dụng công nghệ chia nhỏ và mở rộng xung đo pha kỹ thuật số, có thể đạt được độ chính xác đến từng milimet mà không cần các mục tiêu hợp tác. Phạm vi đo đã vượt quá 100m và nó có thể hiển thị trực tiếp khoảng cách một cách nhanh chóng và chính xác. Đây là công cụ đo chiều dài tiêu chuẩn mới nhất trong đo lường kỹ thuật chính xác độ chính xác tầm ngắn và đo diện tích tòa nhà.
