Temperatūros ir drėgmės stebėjimo ir atstumo matuoklio principinė analizė

Temperatūros ir drėgmės stebėjimo ir atstumo matuoklio principinė analizė

Temperatūros ir drėgmės stebėjimo ir atstumo matuoklio principo analizė
Lazeriniai nuotolio ieškikliai dažniausiai naudoja du atstumus matuoti: impulsų metodą ir fazės metodą. Impulsinio nuotolio nustatymo procesas yra toks: nuotolio ieškiklio skleidžiamą lazerį atspindi išmatuotas objektas, o po to jį priima nuotolio ieškiklis, o nuotolio ieškiklis tuo pačiu metu įrašo lazerio veikimo laiką pirmyn ir atgal. Pusė šviesos greičio ir kelionės pirmyn ir atgal laiko sandaugos yra atstumas tarp tolimačio ir išmatuoto objekto. Atstumo matavimo impulsų metodu tikslumas paprastai yra maždaug plius / - 1 metras. Be to, tokio tipo nuotolio ieškiklio matavimo akloji zona paprastai yra apie 15 metrų.

Atstumo matavimas lazeriu yra atstumo matavimo metodas, matuojant šviesos bangų atstumą. Jei šviesa sklinda oru c greičiu ir užtrunka t, kad judėtų pirmyn ir atgal tarp dviejų taškų A ir B, atstumas D tarp taškų A ir B gali būti naudojamas taip, kaip išreikštas.

D=ct/2

Formulėje:

D——Atstumas tarp dviejų stoties vietos taškų A ir B;

c——šviesos sklidimo atmosferoje greitis;

t – laikas, reikalingas šviesai vieną kartą judėti pirmyn ir atgal tarp A ir B.

Iš aukščiau pateiktos formulės matyti, kad atstumo tarp A ir B matavimas iš tikrųjų reiškia šviesos sklidimo laiką t. Pagal skirtingus matavimo metodus lazerinius nuotolio ieškiklius dažniausiai galima suskirstyti į du matavimo tipus: impulsų tipą ir fazės tipą.

Fazinis lazerinis nuotolio ieškiklis
Fazinis lazerinis nuotolio ieškiklis naudoja radijo dažnių juostos dažnį, kad moduliuotų lazerio spindulio amplitudę ir išmatuotų fazės delsą, kurią generuoja moduliuota šviesa, einanti pirmyn ir atgal į tyrimo liniją, o tada konvertuoja atstumą, rodomą fazės delsos. iki moduliuotos šviesos bangos ilgio. Tai reiškia, kad netiesioginis metodas naudojamas matuoti laiką, reikalingą šviesai keliauti per tyrimo liniją.

Faziniai lazeriniai tolimačiai paprastai naudojami tiksliai matuojant atstumą. Dėl didelio tikslumo, dažniausiai milimetro lygiu, siekiant efektyviai atspindėti signalą ir apriboti išmatuotą taikinį iki konkretaus taško, atitinkančio prietaiso tikslumą, šiame nuotolio ieškiklyje yra atšvaitas, vadinamas bendradarbiaujančiu taikiniu. veidrodis.

Jei moduliuotos šviesos kampinis dažnis yra ω, o fazės delsa, kurią sukuria vienas važiavimas pirmyn ir atgal į atstumą, kurį reikia išmatuoti, yra φ, tada atitinkamą laiką t galima išreikšti taip:

t=φ/ω

Pakeitus šį ryšį į (3-6), atstumas D gali būti išreikštas kaip

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

=c/4f (N plius ΔN)=U(N plius )

Formulėje:

φ – bendra fazės delsa, kurią generuoja signalas, vieną kartą einantis pirmyn ir atgal į matavimo liniją.

ω—— Moduliuojančio signalo kampinis dažnis, ω=2πf.

U——vieneto ilgis, reikšmė lygi 1/4 moduliacijos bangos ilgio

N – moduliuotų pusbangių, įtrauktų į tyrimo eilutę, skaičius.

Δφ – fazės delsos dalis, mažesnė už π, kurią generuoja signalas, einantis pirmyn ir atgal į matavimo liniją vieną kartą.

ΔN – moduliacijos bangos dalis, esanti tyrimo linijoje, mažesnė nei pusė bangos ilgio.

ΔN=φ/ω

Esant nurodytai moduliacijai ir standartinėms atmosferos sąlygoms, dažnis c/(4πf) yra pastovus. Šiuo metu atstumo matavimas tampa pusės bangos ilgio, esančio tyrimo linijoje, matavimu ir trupmeninės dalies, mažesnės nei pusė bangos ilgio, tai yra N arba φ, matavimu dėl šiuolaikinių technologijų plėtros. tikslaus apdirbimo technologija ir radijo fazių matavimo technologija, φ matavimas pasiekė labai aukštą tikslumą.

Norint išmatuoti fazės kampą φ, kuris yra mažesnis už π, gali būti naudojami skirtingi metodai. Paprastai plačiausiai naudojamas vėlinimo fazės matavimas ir skaitmeninis fazės matavimas. Šiuo metu trumpojo nuotolio lazeriniai tolimačiai naudoja skaitmeninio fazės matavimo principą, kad gautų φ.

Paprastai tariant, fazinio lazerio diapazono ieškiklis naudoja lazerio spindulį su moduliuotu signalu, kad nuolat spinduliuotų. Norint gauti didelio tikslumo atstumo matavimą, reikia sukonfigūruoti kooperacinį taikinį. Šiuo metu išleistas rankinis lazerinis nuotolio ieškiklis yra impulsinis lazerinis diapazono ieškiklis. Kitas naujas nuotolio ieškiklio tipas yra ne tik mažas dydis ir lengvas svoris, bet ir naudojamas skaitmeninės fazės matavimo impulsų išplėtimo ir padalijimo technologija, kuri gali pasiekti milimetro tikslumą nereikalaujant bendradarbiaujančių taikinių. Matavimo diapazonas viršijo 100 m ir gali greitai ir tiksliai parodyti atstumą tiesiogiai. Tai naujausias standartinis ilgio matavimo prietaisas, skirtas mažo nuotolio tiksliam tiksliam inžineriniam matavimui ir pastato ploto matavimui.