Αρχές και εφαρμογές του αποστασιόμετρου λέιζερ φάσης
Ο μετρητής απόστασης λέιζερ φάσης χρησιμοποιεί τη δέσμη λέιζερ για να διαμορφώσει το πλάτος και να μετρήσει την καθυστέρηση φάσης που προκαλείται από το φως διαμόρφωσης που πηγαίνει εμπρός και πίσω στη γραμμή μέτρησης μία φορά και στη συνέχεια μετατρέπει την απόσταση που αντιπροσωπεύεται από αυτήν την καθυστέρηση φάσης σύμφωνα με το μήκος κύματος του φωτός διαμόρφωσης . Δηλαδή, ο χρόνος που απαιτείται για να περάσει το φως από τη γραμμή μέτρησης μετ' επιστροφής μετράται με έμμεση μέθοδο.
Ο μετρητής απόστασης λέιζερ φάσης χρησιμοποιείται γενικά στην εμβέλεια ακριβείας. Λόγω της υψηλής ακρίβειάς του, η οποία είναι γενικά σε επίπεδο χιλιοστών, προκειμένου να αντανακλά αποτελεσματικά το σήμα και να περιοριστεί ο στόχος μέτρησης σε ένα συγκεκριμένο σημείο ανάλογο με την ακρίβεια του οργάνου, αυτό το είδος αποστασιόμετρου είναι εξοπλισμένο με έναν καθρέφτη που ονομάζεται συνεργατικός στόχος.
Εάν η γωνιακή συχνότητα του διαμορφωμένου φωτός είναι ω και η καθυστέρηση φάσης που δημιουργείται από μια διαδρομή μετ' επιστροφής στην απόσταση d που θα μετρηθεί είναι φ, τότε 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/(4πf) (Nπ+Δφ)
=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
Οπου:
Φ —— Η συνολική καθυστέρηση φάσης που προκαλείται από το σήμα που πηγαίνει εμπρός και πίσω από τη γραμμή μέτρησης κάθε φορά.
Ω-η γωνιακή συχνότητα του σήματος διαμόρφωσης, Ω=2π f.
Μήκος U-μονάδας, η τιμή είναι ίση με το 1/4 του μήκους κύματος διαμόρφωσης.
N—— Ο αριθμός μισού μήκους κύματος διαμόρφωσης που περιλαμβάνεται στη γραμμή μέτρησης.
Δ φ —— Το τμήμα όπου η καθυστέρηση φάσης είναι μικρότερη από π όταν το σήμα ταξιδεύει προς και από τη γραμμή μέτρησης ταυτόχρονα.
ΔN—— Το κλασματικό μέρος του κύματος διαμόρφωσης που περιέχεται στη γραμμή μέτρησης είναι μικρότερο από το μισό μήκος κύματος.
ΔN=φ/ω
Κάτω από τη δεδομένη διαμόρφωση και τις τυπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, η συχνότητα c/(4πf) είναι μια σταθερή, αυτή τη στιγμή, η μέτρηση της απόστασης γίνεται η μέτρηση του αριθμού μισού μήκους κύματος που περιέχεται στη γραμμή έρευνας και η μέτρηση του κλασματικού μέρους λιγότερο από το μισό μήκος κύματος, δηλαδή τη μέτρηση του Ν ή του φ. Λόγω της ανάπτυξης της σύγχρονης τεχνολογίας μηχανικής κατεργασίας ακριβείας και της τεχνολογίας μέτρησης ραδιοφάσης, η μέτρηση του φ έχει φτάσει σε υψηλή ακρίβεια.
Για να μετρηθεί η γωνία φάσης φ μικρότερη από π, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές μέθοδοι για τη μέτρησή της. Συνήθως, η μέτρηση καθυστερημένης φάσης και η μέτρηση ψηφιακής φάσης είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες και οι αποστασιοποιητές λέιζερ μικρής εμβέλειας χρησιμοποιούν την αρχή της ψηφιακής μέτρησης φάσης για να λάβουν το φ.
Σε γενικές γραμμές, ο μετρητής απόστασης λέιζερ φάσης χρησιμοποιεί συνεχή εκπομπή δέσμης λέιζερ με σήμα διαμόρφωσης και για να αποκτήσει υψηλή ακρίβεια εμβέλειας, πρέπει να είναι εξοπλισμένος με συνεργατικούς στόχους. Ο φορητός αποστασιόμετρο λέιζερ είναι άλλος ένας νέος αποστασιόμετρο στο παλμικό λέιζερ, ο οποίος δεν είναι μόνο μικρός σε μέγεθος και μικρό σε βάρος, αλλά υιοθετεί επίσης τεχνολογία υποδιαίρεσης διεύρυνσης παλμών μέτρησης ψηφιακής φάσης, η οποία μπορεί να επιτύχει ακρίβεια σε επίπεδο χιλιοστών χωρίς συνεργατικούς στόχους και το εύρος μέτρησης έχει ξεπεράσει τα 100 μέτρα και μπορεί να εμφανίσει άμεσα την απόσταση γρήγορα και με ακρίβεια. Είναι το πιο πρόσφατο τυπικό όργανο μέτρησης μήκους σε μηχανική έρευνα ακριβείας μικρής εμβέλειας και έρευνα περιοχής κατασκευής κτιρίων. Τώρα ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος είναι ο τηλεσκοπητής λέιζερ χειρός της σειράς DISTO που παράγεται από τη leica.
