Ανάλυση της αρχής του επιτηρητή θερμοκρασίας και υγρασίας και του οργάνου μέτρησης απόστασης
Οι αποστασιοποιητές λέιζερ χρησιμοποιούν γενικά δύο μεθόδους για τη μέτρηση της απόστασης: τη μέθοδο παλμού και τη μέθοδο φάσης. Η διαδικασία της εμβέλειας παλμών είναι η εξής: το λέιζερ που εκπέμπεται από τον αποστασιόμετρο ανακλάται από το μετρούμενο αντικείμενο και στη συνέχεια λαμβάνεται από τον μετρητή απόστασης, ο οποίος καταγράφει ταυτόχρονα το χρόνο της διαδρομής του λέιζερ εμπρός και πίσω. Το μισό του γινόμενου της ταχύτητας του φωτός και του χρόνου μετ' επιστροφής είναι η απόσταση μεταξύ του μετρητή απόστασης και του αντικειμένου που μετράται. Η ακρίβεια της μεθόδου παλμού για τη μέτρηση της απόστασης είναι γενικά γύρω στο +/-1 μέτρο. Επιπλέον, το τυφλό σημείο μέτρησης αυτού του τύπου αποστασιόμετρου είναι γενικά περίπου 15 μέτρα.
Η εμβέλεια λέιζερ είναι μια μέθοδος μέτρησης απόστασης στην περιοχή οπτικών κυμάτων. Εάν ο χρόνος που απαιτείται για να ταξιδέψει το φως μπρος-πίσω μεταξύ των σημείων Α και Β με ταχύτητα c στον αέρα είναι t, τότε η απόσταση D μεταξύ των σημείων Α και Β μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής.
Δ=ct/2
Στον τύπο:
D - Μετρήστε την απόσταση μεταξύ δύο σημείων στους σταθμούς Α και Β.
Γ - Η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στην ατμόσφαιρα.
T - Ο χρόνος που απαιτείται για να ταξιδέψει το φως μπρος-πίσω μεταξύ Α και Β.
Όπως φαίνεται από την παραπάνω εξίσωση, για να μετρηθούν οι αποστάσεις Α και Β, είναι πραγματικά απαραίτητο να μετρηθεί ο χρόνος t διάδοσης του φωτός. Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους μέτρησης, οι αποστασιοποιητές λέιζερ μπορούν συνήθως να χωριστούν σε δύο μορφές μέτρησης: τύπος παλμού και τύπος φάσης.
Αποστασιόμετρο λέιζερ τύπου φάσης
Ο μετρητής απόστασης λέιζερ φάσης είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί τη συχνότητα της ζώνης ραδιοφώνου για να διαμορφώσει το πλάτος της δέσμης λέιζερ και να μετρήσει την καθυστέρηση φάσης που δημιουργείται από το διαμορφωμένο φως που ταξιδεύει εμπρός και πίσω στη γραμμή μέτρησης. Με βάση το μήκος κύματος του διαμορφωμένου φωτός, η απόσταση που αντιπροσωπεύεται από αυτή την καθυστέρηση φάσης στη συνέχεια μετατρέπεται. Μετρήστε τον χρόνο που απαιτείται για να ταξιδέψει το φως εμπρός και πίσω μέσω της γραμμής μέτρησης χρησιμοποιώντας έμμεσες μεθόδους.
Οι μετρητές απόστασης λέιζερ φάσης χρησιμοποιούνται γενικά στην εμβέλεια ακριβείας. Λόγω της υψηλής ακρίβειάς του, συνήθως στο εύρος χιλιοστών, προκειμένου να αντανακλά αποτελεσματικά τα σήματα και να περιοριστεί ο μετρούμενος στόχος σε ένα συγκεκριμένο σημείο που είναι ανάλογο με την ακρίβεια του οργάνου, αυτός ο τύπος αποστασιόμετρου είναι εξοπλισμένος με έναν ανακλαστήρα που ονομάζεται συνεργατικός στόχος.
Εάν η συχνότητα γωνίας διαμόρφωσης είναι ω, η καθυστέρηση φάσης που δημιουργείται από μια διαδρομή μετ' επιστροφής στην απόσταση D που θα μετρηθεί είναι φ, Ο αντίστοιχος χρόνος t μπορεί να εκφραστεί ως:
T= φ/ω
Αντικαθιστώντας αυτή τη σχέση με την εξίσωση (3-6), η απόσταση D μπορεί να εκφραστεί ως
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π+ Δφ)
=C/4f (N+ Δ N) =U (N+)
Στον τύπο:
φ-- Η συνολική καθυστέρηση φάσης που δημιουργείται από ένα σήμα που ταξιδεύει εμπρός και πίσω στη γραμμή μέτρησης.
ω-- Η γωνιακή συχνότητα του διαμορφωμένου σήματος, ω= 2 π f.
U - Μήκος μονάδας, αριθμητική τιμή ίση με 1/4 μήκος κύματος διαμόρφωσης
N - Ο αριθμός των διαμορφωμένων μισών μηκών κύματος που περιλαμβάνονται στη γραμμή μέτρησης.
Δφ-- Το σήμα δημιουργεί καθυστέρηση φάσης μικρότερη από π όταν ταξιδεύει εμπρός και πίσω στη γραμμή μέτρησης.
Δ N - Το δεκαδικό τμήμα του κύματος διαμόρφωσης που περιέχεται στη γραμμή μέτρησης και είναι μικρότερο από το μισό του μήκους κύματος.
Δ N= φ/ω
Υπό δεδομένη διαμόρφωση και τυπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, η συχνότητα c/(4 π f) είναι σταθερά και η μέτρηση της απόστασης γίνεται η μέτρηση του αριθμού των μισών μηκών κύματος που περιέχονται στη γραμμή μέτρησης και η μέτρηση του κλασματικού μέρους μικρότερο από το μισό μήκος κύματος, δηλαδή μέτρηση N ή φ, Λόγω της ανάπτυξης της σύγχρονης τεχνολογίας μηχανικής κατεργασίας ακριβείας και της τεχνολογίας ασύρματης μέτρησης φάσης φ Η μέτρηση έχει επιτύχει υψηλή ακρίβεια.
Για τη μέτρηση της γωνίας φάσης μικρότερη από π φ, η μέτρηση μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορες μεθόδους, με τις πιο συνηθισμένες να είναι η μέτρηση καθυστερημένης φάσης και η ψηφιακή μέτρηση φάσης. Επί του παρόντος, οι αποστασιοποιητές λέιζερ μικρής εμβέλειας χρησιμοποιούν όλοι την αρχή της ψηφιακής μέτρησης φάσης για να λάβουν φ.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, γενικά, οι αποστασιοποιητές λέιζερ φάσης χρησιμοποιούν συνεχή δέσμη λέιζερ με διαμορφωμένα σήματα. Για να επιτευχθεί υψηλή ακρίβεια εμβέλειας, πρέπει να διαμορφωθεί ένας συνεργατικός στόχος. Οι μετρητές απόστασης λέιζερ που κυκλοφορούν αυτή τη στιγμή είναι ένας άλλος νέος τύπος αποστάσεων παλμικού λέιζερ. Δεν είναι μόνο μικρά σε μέγεθος και ελαφριά σε βάρος, αλλά χρησιμοποιούν επίσης τεχνολογία διεύρυνσης και υποδιαίρεσης παλμών μέτρησης ψηφιακής φάσης, η οποία μπορεί να επιτύχει ακρίβεια επιπέδου χιλιοστών χωρίς την ανάγκη συνεργατικών στόχων. Το εύρος μέτρησης έχει ξεπεράσει τα 100 μέτρα και μπορεί να εμφανίσει άμεσα και με ακρίβεια την απόσταση. Είναι ο πιο πρόσφατος τύπος τυπικού οργάνου μέτρησης μήκους στη μέτρηση μηχανικής ακριβείας μικρής εμβέλειας και μέτρηση επιφάνειας κτιρίου.
