Temperatūros ir drėgmės monitoriaus ir atstumo matavimo prietaiso veikimo principo analizė
Lazeriniai tolimačiai dažniausiai naudoja du atstumo matavimo būdus: impulsinį ir fazės metodą. Impulsinio nuotolio nustatymo procesas yra toks: nuotolio ieškiklio skleidžiamas lazeris atsispindi išmatuotame objekte, o po to jį priima nuotolio ieškiklis, kuris tuo pačiu fiksuoja lazerio judėjimo pirmyn ir atgal laiką. Pusė šviesos greičio ir kelionės pirmyn ir atgal laiko sandaugos yra atstumas tarp tolimačio ir matuojamo objekto. Impulsinio metodo tikslumas atstumo matavimui paprastai yra apie +/-1 metrą. Be to, tokio tipo nuotolio ieškiklio matavimo akloji zona paprastai yra apie 15 metrų.
Lazerinis nuotolio nustatymas yra atstumo matavimo metodas optinių bangų diapazone. Jei laikas, reikalingas šviesai skleisti pirmyn ir atgal tarp taškų A ir B greičiu c ore yra t, tai atstumą D tarp taškų A ir B galima pavaizduoti taip.
D=ct/2
Formulėje:
D – Išmatuokite atstumą tarp dviejų taškų A ir B stotyse;
C – šviesos sklidimo atmosferoje greitis;
T – laikas, reikalingas šviesai judėti pirmyn ir atgal tarp A ir B.
Kaip matyti iš aukščiau pateiktos lygties, norint išmatuoti atstumus A ir B, iš tikrųjų reikia išmatuoti šviesos sklidimo laiką t. Pagal skirtingus matavimo metodus lazerinius tolimačius paprastai galima suskirstyti į dvi matavimo formas: impulsų tipą ir fazės tipą.
Fazinio tipo lazerinis nuotolio ieškiklis
Fazinis lazerinis nuotolio ieškiklis – tai įrenginys, kuris naudoja radijo dažnių juostos dažnį, kad moduliuotų lazerio spindulio amplitudę ir išmatuotų fazės delsą, kurią sukuria moduliuota šviesa, keliaujanti pirmyn ir atgal į matavimo liniją. Remiantis moduliuotos šviesos bangos ilgiu, atstumas, kurį atspindi šis fazės vėlavimas, konvertuojamas. Netiesioginiais metodais išmatuokite laiką, reikalingą šviesai skleisti pirmyn ir atgal per matavimo liniją.
Faziniai lazeriniai tolimačiai paprastai naudojami tiksliam nuotolio nustatymui. Dėl didelio tikslumo, dažniausiai milimetro diapazone, siekiant efektyviai atspindėti signalus ir apriboti išmatuotą taikinį iki konkretaus taško, kuris yra proporcingas prietaiso tikslumui, tokio tipo nuotolio ieškiklyje yra įtaisytas atšvaitas, vadinamas bendradarbiaujančiu taikiniu.
Jei moduliacijos kampo dažnis yra ω, fazės delsa, kurią sukuria kelionė pirmyn ir atgal matuojamu atstumu D, yra φ, Atitinkamas laikas t gali būti išreikštas taip:
T= φ/ω
Pakeitus šį ryšį į lygtį (3-6), atstumas D gali būti išreikštas kaip
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π+ Δφ)
=C/4f (N+ Δ N) =U (N+)
Formulėje:
φ-- Bendra fazės delsa, kurią sukuria signalas, keliaujantis pirmyn ir atgal į matavimo liniją.
ω-- Modifikuoto signalo kampinis dažnis, ω= 2 π f.
U – vieneto ilgis, skaitinė reikšmė lygi 1/4 moduliacijos bangos ilgio
N – moduliuotų pusės bangos ilgių, įtrauktų į matavimo liniją, skaičius.
Δφ-- Eidamas pirmyn ir atgal į matavimo liniją, signalas sukuria mažesnę nei π fazės delsą.
Δ N – moduliacijos bangos dešimtainė dalis, esanti matavimo linijoje, mažesnė nei pusė bangos ilgio.
Δ N= φ/ω
Esant tam tikroms moduliacijos ir standartinėms atmosferos sąlygoms, dažnis c/(4 π f) yra pastovus, o atstumo matavimas tampa pusės bangos ilgių, esančių matavimo linijoje, matavimu ir trupmeninės dalies, mažesnės nei pusė, matavimu. bangos ilgio, ty matavimo N arba φ, Dėl šiuolaikinės tikslaus apdirbimo technologijos ir belaidžio fazių matavimo technologijos plėtros φ Matavimas pasiekė aukštą tikslumą.
Norint išmatuoti mažesnį nei π φ fazės kampą, matavimai gali būti atliekami įvairiais metodais, dažniausiai naudojami atidėtos fazės matavimai ir skaitmeniniai fazės matavimai. Šiuo metu visi mažojo nuotolio lazeriniai tolimačiai naudoja skaitmeninio fazės matavimo principą, kad gautų φ.
Kaip minėta aukščiau, faziniai lazeriniai tolimačiai paprastai naudoja nuolatinį lazerio spindulį su moduliuotais signalais. Norint pasiekti aukštą diapazono tikslumą, reikia sukonfigūruoti bendradarbiavimo tikslą. Šiuo metu pristatomi rankiniai lazeriniai tolimačiai yra dar vienas naujas impulsinių lazerinių tolimačių tipas. Jie yra ne tik mažo dydžio ir lengvi, bet ir naudoja skaitmeninių fazių matavimo impulsų išplėtimo ir padalijimo technologiją, kuri gali pasiekti milimetro lygio tikslumą be bendradarbiavimo tikslų. Matavimo diapazonas viršijo 100 m ir gali greitai ir tiksliai parodyti atstumą tiesiogiai. Tai naujausias ilgio matavimo standartinis prietaisas, skirtas mažo nuotolio tiksliam inžineriniam matavimui ir pastato ploto matavimui.
