Nguyên lý và ứng dụng của máy đo khoảng cách laser pha
Máy đo khoảng cách laser pha sử dụng chùm tia laser để điều chỉnh biên độ và đo độ trễ pha do ánh sáng điều chế quay đi quay lại vạch đo một lần, sau đó chuyển đổi khoảng cách được biểu thị bằng độ trễ pha này theo bước sóng của ánh sáng điều chế . Nghĩa là, thời gian cần thiết để ánh sáng đi qua đường đo khứ hồi được 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 mức milimet, để phản xạ tín hiệu một cách hiệu quả và giới hạn mục tiêu đo ở một điểm cụ thể tương xứng với độ chính xác của thiết bị, loại máy đo khoảng cách này được trang bị một gương gọi là mục tiêu hợp tác.
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 phương trình (3-6), khoảng cách d có thể được biểu thị bằng
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
Ở đâu:
Φ —— Tổng độ trễ pha gây ra bởi tín hiệu qua lại từ đường đo cùng một lúc.
Ω-tần số góc của tín hiệu điều chế, Ω=2π f.
Độ dài đơn vị U, giá trị bằng 1/4 bước sóng điều chế.
N—— Số lượng nửa bước sóng điều chế có trong đường đo.
Δ φ —— Phần mà độ trễ pha nhỏ hơn π khi tín hiệu truyền đến và đi từ đường đo cùng một lúc.
ΔN—— Phần phân đoạn của sóng điều chế chứa trong vạch đo nhỏ hơn 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 số nhỏ hơn hơn nửa bước sóng, nghĩa là phép đo N hoặc φ. Nhờ sự phát triển của công nghệ gia công chính xác hiện đại và công nghệ đo pha vô tuyến, phép đo φ đã đạt độ chính xác 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 và máy đo khoảng cách laser tầm ngắn đều sử dụng nguyên lý đo pha kỹ thuật số để thu được φ.
Nói chung, máy đo khoảng cách laser pha sử dụng chùm tia laser phát xạ liên tục với tín hiệu điều chế và để đạt được độ chính xác cao, nó cần được trang bị các mục tiêu hợp tác. Máy đo khoảng cách laser cầm tay là một máy đo khoảng cách mới khác trong máy đo khoảng cách laser xung, không chỉ có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ mà còn áp dụng công nghệ phân chia xung mở rộng đo pha kỹ thuật số, có thể đạt được độ chính xác đến từng milimet mà không cần hợp tác mục tiêu , và phạm vi đo đã vượt quá 100m và có thể hiển thị trực tiếp khoảng cách một cách nhanh chóng và chính xác. Đây là công cụ tiêu chuẩn đo chiều dài mới nhất trong khảo sát kỹ thuật chính xác tầm ngắn và khảo sát khu vực xây dựng công trình. Hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất là máy đo khoảng cách laser cầm tay dòng DISTO do leica sản xuất.
