Phân tích nguyên lý đo khoảng cách và theo dõi nhiệt độ, độ ẩm
Công cụ tìm phạm vi laser thường sử dụng hai phương pháp để đo khoảng cách: phương pháp xung và phương pháp pha. Quá trình đo phạm vi theo phương pháp xung như sau: tia laser phát ra từ công cụ tìm phạm vi được phản xạ bởi đối tượng đo và sau đó được công cụ tìm phạm vi nhận được, đồng thời công cụ tìm phạm vi ghi lại thời gian của tia laser 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 được đo. Độ chính xác của phép đo khoảng cách bằng phương pháp xung nhìn chung là khoảng cộng /- 1 mét. Ngoài ra, vùng mù đo của loại máy đo khoảng cách này thường khoảng 15 mét.
Đo khoảng cách bằng laser là 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 tới đi lui giữa hai điểm A và B thì khoảng cách D giữa hai điểm A và B có thể được biểu thị như sau.
D{0}}ct/2
Trong công thức:
D——Khoảng cách giữa hai điểm A và B của vị trí ga;
c——tốc độ truyền ánh sáng trong khí quyển;
t——Thời gian cần thiết để ánh sáng đi tới đi lui giữa A và B một lần.
Từ công thức trên có thể thấy rằng đo khoảng cách giữa A và B thực chất là đo thời gian t truyền ánh sáng. Theo các phương pháp đo thời gian khác nhau, công cụ tìm phạm vi laser thường có thể được chia thành hai loại đo: loại xung và loại pha.
Máy đo khoảng cách laser pha
Máy đo khoảng cách laser pha sử dụng tần số của băng tần vô tuyến để điều chỉnh biên độ của chùm tia laser và đo độ trễ pha được tạo ra bởi ánh sáng điều chế đi qua lại đường khảo sát một lần, sau đó chuyển đổi khoảng cách được biểu thị bằng độ trễ pha theo vào bước sóng của ánh sáng điều chế. Nghĩa là, phương pháp gián tiếp được sử dụng để đo thời gian cần thiết để ánh sáng truyền qua đường khảo sát.
Máy đo khoảng cách laser pha thường được sử dụng trong 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 đo được 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 được điều chế 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 tương ứng t 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)=U(N cộng )
Trong công thức:
φ——Tổng độ trễ pha được tạo ra bởi tín hiệu quay đi quay lại đường đo một lần.
ω——Tần số góc của tín hiệu điều chế, ω=2πf.
U——đơn vị chiều dài, giá trị bằng 1/4 bước sóng điều chế
N——Số lượng nửa bước sóng được điều chế có trong đường khảo sát.
Δφ——Phần độ trễ pha nhỏ hơn π được tạo ra bởi tín hiệu quay đi quay lại đường đo một lần.
ΔN——Phần phân đoạn của sóng điều chế chứa trong đường 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. Lúc này, phép đo khoảng cách trở thành phép đo số nửa bước sóng có trong đường khảo sát và phép đo phần phân đoạn nhỏ hơn nửa bước sóng, nghĩa là N Hoặc φ, do sự phát triển của công nghệ hiện đại công nghệ gia công 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 khác nhau để đo nó. Thông thường, phép đo pha trễ và phép đo pha kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi nhất. Hiện nay, máy đo khoảng cách laser tầm ngắn sử dụng nguyên lý đo pha kỹ thuật số để thu được φ.
