A lézeres távolságmérő elve és használata

A lézeres távolságmérő elve és használata

A lézeres távolságmérő elve

A lézeres távolságmérők általában két módszert használnak a távolság mérésére: az impulzusmódszert és a fázismódszert. Az impulzusmódszeres távolságmérés menete a következő: a távolságmérő által kibocsátott lézert a mért tárgy visszaveri, majd a távolságmérő fogadja, a távolságmérő pedig egyidejűleg rögzíti a lézer ide-oda idejét. A fénysebesség és az oda-vissza út szorzatának fele a távolságmérő és a mért tárgy közötti távolság. Az impulzusmódszerrel végzett távolságmérés pontossága általában plusz /- 1 méter körül van. Ezenkívül az ilyen típusú távolságmérők mérési vakzónája általában körülbelül 15 méter. A lézeres távolságmérés a távolságmérési módszer a fényhullám távolságmérésben. Ha a fény c sebességgel halad a levegőben, és t időre van szüksége ahhoz, hogy két A és B pont között oda-vissza haladjon, akkor az A és B pont közötti D távolságot a következőképpen lehet kifejezni.

D=ct/2

A képletben:

D——az állomás két A és B pontja közötti távolság;

c——a légkörben terjedő fény sebessége;

t——Az az idő, amely ahhoz szükséges, hogy a fény egyszer oda-vissza mozogjon A és B között.

A fenti képletből látható, hogy A és B távolságának mérése valójában a fény terjedésének t idejének mérése. A különböző időmérési módszerek szerint a lézeres távolságmérőket általában két mérési típusra oszthatjuk: impulzustípusra és fázistípusra.

Fázis lézeres távolságmérő

A fázislézeres távolságmérő a rádiósáv frekvenciájával modulálja a lézersugár amplitúdóját, és megméri a modulált fény által generált fáziskésleltetést, amely egyszer oda-vissza megy a mérési vonalhoz, majd a fáziskésleltetés által jelzett távolságot a megfelelő módon konvertálja. a modulált fény hullámhosszához. Vagyis az indirekt módszerrel mérik azt az időt, amely szükséges ahhoz, hogy a fény áthaladjon a felmérési vonalon. A fázislézeres távolságmérőket általában precíziós távolságmérésre használják. Nagy pontosságának köszönhetően, általában milliméteres szinten, hogy hatékonyan tükrözze a jelet, és a mért célpontot a műszer pontosságával arányos meghatározott pontra korlátozza, ez a távolságmérő egy reflektorral van felszerelve, amelyet kooperatív célpontnak neveznek. tükör. Ha a modulált fény szögfrekvenciája ω, és a mérendő D távolságon egy oda-vissza utazás által generált fáziskésés φ, akkor a megfelelő t idő a következőképpen fejezhető ki:

t=φ/ω

Ezt az összefüggést (3-6) behelyettesítve a D távolságot így fejezhetjük ki

D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ plusz Δφ)

=c/4f(N plusz ΔN)=U(N plusz )

A képletben:

φ——Az a teljes fáziskésleltetés, amelyet az a jel generál, hogy egyszer oda-vissza megy a mérővonalhoz.

ω——A moduláló jel szögfrekvenciája, ω=2πf.

U——egységhossz, az érték egyenlő a modulációs hullámhossz 1/4-ével

N——A kérdőívben szereplő modulált félhullámhosszak száma.

Δφ——A π-nél kisebb fáziskésleltetés, amelyet a mérővonalra egyszer oda-vissza tartó jel generál.

ΔN——A modulációs hullámnak a felmérési vonalban lévő része, amely kisebb, mint a hullámhossz fele.

ΔN=φ/ω

Az adott moduláció és standard légköri feltételek mellett a c/(4πf) frekvencia állandó. Ekkor a távolság mérése a mérési vonalban lévő félhullámhosszak számának mérése és a félhullámhossznál kisebb, azaz N vagy φ töredékrész mérése lesz a modern technika fejlődése miatt. precíziós megmunkálási technológia és rádiófázis mérési technológia, a φ mérése nagyon nagy pontosságot ért el. A π-nél kisebb φ fázisszög mérésére különböző módszerek alkalmazhatók. Általában a késleltetési fázismérés és a digitális fázismérés a legszélesebb körben alkalmazott. Jelenleg a kis hatótávolságú lézeres távolságmérők a digitális fázismérés elvét alkalmazzák a φ meghatározására.

Általánosságban elmondható, hogy a fázislézeres távolságmérő modulált jelű lézersugarat használ a folyamatos kibocsátáshoz. A nagy pontosságú távolságmérés eléréséhez kooperatív célpontot kell konfigurálni. A jelenleg piacra dobott kézi lézeres távolságmérő egy impulzusos lézeres távolságmérő. Egy másik új típusú távolságmérő a távolságmérőben, nem csak kis méretű és könnyű súlyú, hanem digitális fázismérő impulzusszélesítő és felosztási technológiát is alkalmaz, amellyel milliméteres pontosság érhető el anélkül, hogy kooperatív célpontokra lenne szükség. A mérési tartomány meghaladta a 100 métert, és gyorsan és pontosan képes közvetlenül megjeleníteni a távolságot. Ez a legújabb szabványos hosszmérő műszer a kis hatótávolságú precíziós precíziós mérnöki mérések és az épületterület mérések terén.