การวิเคราะห์หลักการเครื่องวัดระยะทางและการตรวจติดตามอุณหภูมิและความชื้น

การวิเคราะห์หลักการเครื่องวัดระยะทางและการตรวจติดตามอุณหภูมิและความชื้น
 

โดยทั่วไปเครื่องหาระยะด้วยเลเซอร์จะใช้สองวิธีในการวัดระยะทาง: วิธีพัลส์ และวิธีเฟส กระบวนการของวิธีการพัลส์มีดังต่อไปนี้: เลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากตัวค้นหาระยะจะสะท้อนโดยวัตถุที่วัดแล้วได้รับจากตัวค้นหาระยะ และตัวค้นหาระยะจะบันทึกเวลาของเลเซอร์ไปมาในเวลาเดียวกัน ครึ่งหนึ่งของผลิตภัณฑ์ของความเร็วแสงและเวลาไปกลับคือระยะห่างระหว่างเรนจ์ไฟนเดอร์กับวัตถุที่วัด ความแม่นยำของการวัดระยะทางโดยวิธีพัลส์โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณบวก /- 1 เมตร นอกจากนี้ ระยะบอดในการวัดของเรนจ์ไฟนประเภทนี้โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 15 เมตร

การวัดระยะด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการวัดระยะทางในการวัดระยะคลื่นแสง ถ้าแสงเดินทางในอากาศด้วยความเร็ว c และใช้เวลา t เพื่อกลับไปกลับมาระหว่างจุด A และ B สองจุด ดังนั้นระยะ D ระหว่างจุด A และ B ก็สามารถใช้ได้ดังนี้

ด=ct/2

ในสูตร:

D——ระยะห่างระหว่างจุด A และ B สองจุดของที่ตั้งสถานี

c——ความเร็วของแสงที่แพร่กระจายในชั้นบรรยากาศ

t——เวลาที่แสงต้องกลับไปกลับมาระหว่าง A และ B หนึ่งครั้ง

จากสูตรข้างต้นจะเห็นได้ว่าการวัดระยะทางของ A และ B จริงๆ แล้วเป็นการวัดเวลา t ของการแพร่กระจายของแสง ตามวิธีการวัดเวลาที่แตกต่างกัน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งการวัดได้เป็น 2 ประเภท: ประเภทพัลส์และประเภทเฟส

เครื่องวัดระยะเลเซอร์เฟส
เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์เฟสใช้ความถี่ของย่านความถี่วิทยุเพื่อปรับความกว้างของลำแสงเลเซอร์และวัดการหน่วงเฟสที่เกิดจากแสงมอดูเลตที่กลับไปกลับมาบนเส้นสำรวจหนึ่งครั้ง จากนั้นแปลงระยะทางที่แสดงด้วยการหน่วงเฟสตาม จนถึงความยาวคลื่นของแสงมอดูเลต กล่าวคือใช้วิธีทางอ้อมในการวัดเวลาที่แสงต้องเดินทางผ่านแนวสำรวจ

โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์เฟสใช้ในการวัดระยะทางที่แม่นยำ เนื่องจากความแม่นยำสูง โดยทั่วไปที่ระดับมิลลิเมตร เพื่อให้สามารถสะท้อนสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ และจำกัดเป้าหมายที่วัดให้อยู่ในจุดเฉพาะที่สอดคล้องกับความแม่นยำของอุปกรณ์ เรนจ์ไฟนเดอร์นี้จึงติดตั้งตัวสะท้อนแสงที่เรียกว่าเป้าหมายร่วมมือ กระจกเงา.

หากความถี่เชิงมุมของแสงมอดูเลตคือ ω และการหน่วงเฟสที่เกิดจากการเดินทางแบบไปกลับหนึ่งครั้งในระยะทาง D ที่จะวัดคือ φ ดังนั้นเวลาที่สอดคล้องกัน t สามารถแสดงเป็น:

t=φ/ω

การแทนความสัมพันธ์นี้เป็น (3-6) ระยะทาง D สามารถแสดงเป็น

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

=c/4f (N บวก ΔN)=U(N บวก )

ในสูตร:

φ——การหน่วงเฟสทั้งหมดที่เกิดจากสัญญาณกลับไปกลับมาที่เส้นวัดหนึ่งครั้ง

ω——ความถี่เชิงมุมของสัญญาณมอดูเลต ω=2πf

U —— ความยาวหน่วย ค่าเท่ากับ 1/4 ความยาวคลื่นมอดูเลชั่น

N——จำนวนความยาวคลื่นครึ่งคลื่นมอดูเลตที่รวมอยู่ในเส้นสำรวจ

Δφ——ส่วนของเฟสล่าช้าน้อยกว่า π ที่เกิดจากสัญญาณกลับไปกลับมาที่เส้นวัดหนึ่งครั้ง

ΔN——ส่วนที่เป็นเศษส่วนของคลื่นมอดูเลชันที่มีอยู่ในเส้นสำรวจที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น

ΔN=φ/ω

ภายใต้การปรับและสภาวะบรรยากาศมาตรฐานที่กำหนด ความถี่ c/(4πf) จะเป็นค่าคงที่ ขณะนี้การวัดระยะทางกลายเป็นการวัดจำนวนครึ่งความยาวคลื่นที่มีอยู่ในเส้นสำรวจและการวัดเศษส่วนที่น้อยกว่าครึ่งความยาวคลื่นนั่นคือ N หรือ φ เนื่องจากการพัฒนาสมัยใหม่ เทคโนโลยีการตัดเฉือนที่แม่นยำและเทคโนโลยีการวัดเฟสวิทยุ การวัด φ มีความแม่นยำสูงมาก

ในการวัดมุมเฟส φ ที่น้อยกว่า π สามารถใช้วิธีการต่างๆ ในการวัดได้ โดยปกติแล้วการวัดเฟสล่าช้าและการวัดเฟสดิจิทัลจะใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ปัจจุบัน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ระยะสั้นใช้หลักการวัดเฟสแบบดิจิทัลเพื่อให้ได้ค่า φ