Phân tích nguyên lý của máy theo dõi nhiệt độ, độ ẩm và dụng cụ đo khoảng cách
Máy đo khoảng cách laser thường sử dụng hai phương pháp để đo khoảng cách: phương pháp xung và phương pháp pha. Quá trình đo khoảng xung như sau: tia laser phát ra từ máy đo khoảng cách được phản xạ bởi vật thể đo và sau đó được máy đo khoảng cách nhận được, đồng thời ghi lại thời gian tia laser di chuyển qua lại. Một nửa tích của tốc độ ánh sáng và thời gian khứ hồi là khoảng cách giữa máy đo khoảng cách và vật thể được đo. Độ chính xác của phương pháp xung để đo khoảng cách thường vào khoảng +/-1 mét. Ngoài ra, điểm mù đo được của loại máy đo khoảng cách này thường vào khoảng 15 mét.
Đo khoảng cách bằng laser là một phương pháp đo khoảng cách trong phạm vi sóng quang. Nếu thời gian cần thiết để ánh sáng truyền qua lại giữa các điểm A và B với tốc độ c trong không khí là t thì khoảng cách D giữa các điểm A và B có thể được biểu diễn như sau.
D{0}}ct/2
Trong công thức:
D – Đo khoảng cách giữa hai điểm tại trạm A và B;
C – Tốc độ truyền ánh sáng trong khí quyển;
T - Thời gian cần thiết để ánh sáng truyền qua lại giữa A và B.
Như có thể thấy từ phương trình trên, để đo khoảng cách A và B, thực tế cần phải đo thời gian t truyền ánh sáng. Theo các phương pháp đo khác nhau, máy đo khoảng cách laser thường có thể được chia thành hai dạng đo: loại xung và loại pha.
Máy đo khoảng cách laser loại pha
Máy đo khoảng cách laser pha là thiết bị sử dụng tần số của dải vô tuyến để điều chỉnh biên độ của chùm tia laser và đo độ trễ pha được tạo ra bởi ánh sáng điều biến truyền qua lại tới đường đo. Dựa trên bước sóng của ánh sáng được điều chế, khoảng cách được biểu thị bằng độ trễ pha này sau đó sẽ được chuyển đổi. Đo thời gian cần thiết để ánh sáng truyền tới lui qua đường đo bằng phương pháp gián tiếp.
Máy đo khoảng cách laser pha thường được sử dụng trong phạm vi chính xác. Do có độ chính xác cao, thường ở phạm vi milimet, để phản xạ tín hiệu một cách hiệu quả và giới hạn mục tiêu đo được ở một điểm cụ thể tỷ lệ thuận với độ chính xác của thiết bị, loại máy đo khoảng cách này được trang bị một gương phản xạ gọi là mục tiêu hợp tác.
Nếu tần số góc điều chế là ω, Độ trễ pha được tạo ra bởi một chuyến đi khứ hồi trên khoảng cách D cần đo là φ, Thời gian tương ứng t có thể được biểu thị bằng:
T= φ/ω
Thay thế mối quan hệ này vào phương trình (3-6), khoảng cách D có thể được biểu thị bằng
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π+ Δφ)
=C/4f (N+ Δ N) =U (N+)
Trong công thức:
φ-- Tổng độ trễ pha được tạo ra bởi tín hiệu truyền qua lại đến đường đo.
ω-- Tần số góc của tín hiệu được điều chế, ω= 2 π f.
U - Đơn vị độ dài, trị số bằng 1/4 bước sóng điều chế
N - Số lượng nửa bước sóng được điều chế có trong vạch đo.
Δφ-- Tín hiệu tạo ra độ trễ pha nhỏ hơn π khi truyền qua lại đường đo.
Δ N - Phần thập phân của sóng điều chế chứa trong vạch đo nhỏ hơn một nửa bước sóng.
Δ N= φ/ω
Trong điều kiện điều chế và khí quyển tiêu chuẩn nhất định, tần số c/(4 π f) là một hằng số và phép đo khoảng cách trở thành phép đo số nửa bước sóng có trong vạch đo và phép đo phần phân số nhỏ hơn một nửa bước sóng, tức là đo N hoặc φ, Do sự phát triển của công nghệ gia công chính xác hiện đại và công nghệ đo pha không dây φ Phép đo đã đạt được độ chính xác cao.
Để đo góc pha nhỏ hơn π φ, phép đo có thể được thực hiện thông qua các phương pháp khác nhau, trong đó phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là đo pha trễ và đo pha kỹ thuật số. Hiện nay, các máy đo khoảng cách laser tầm ngắn đều sử dụng nguyên lý đo pha kỹ thuật số để thu được φ.
Như đã đề cập ở trên, nhìn chung, máy đo khoảng cách laser pha sử dụng chùm tia laser liên tục với tín hiệu được điều chế. Để đạt được độ chính xác cao, cần phải cấu hình mục tiêu hợp tác. Máy đo khoảng cách laser cầm tay hiện đang được ra mắt là một loại máy đo khoảng cách laser xung mới khác. Chúng không chỉ có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ mà còn sử dụng công nghệ phân chia và mở rộng xung đo pha kỹ thuật số, có thể đạt được độ chính xác đến từng milimet mà không cần mục tiêu hợp tác. Phạm vi đo đã vượt quá 100m và có thể hiển thị khoảng cách trực tiếp một cách nhanh chóng và chính xác. Đây là loại dụng cụ tiêu chuẩn đo chiều dài mới nhất trong đo lường kỹ thuật chính xác tầm ngắn và đo diện tích tòa nhà.
