หลักการและการประยุกต์ใช้เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์เฟส

หลักการและการประยุกต์ใช้เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์เฟส

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบเฟสใช้ลำแสงเลเซอร์ในการปรับแอมพลิจูดและวัดการหน่วงเฟสที่เกิดจากแสงแบบมอดูเลตที่เคลื่อนที่ไปมาไปยังเส้นวัด จากนั้นจะแปลงระยะทางที่แสดงโดยการหน่วงเฟสนี้โดยอิงตามความยาวคลื่นของแสงแบบมอดูเลต วิธีทางอ้อมใช้เพื่อกำหนดเวลาที่แสงต้องเดินทางกลับไปกลับมาผ่านเส้นวัด

โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์เฟสมักใช้ในการวัดระยะที่แม่นยำ เรนจ์ไฟนเดอร์ประเภทนี้มีตัวสะท้อนแสงที่เรียกว่าเป้าหมายร่วมมือ เนื่องจากมีความแม่นยำสูง ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่ระดับมิลลิเมตร เพื่อให้สะท้อนสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ และจำกัดเป้าหมายที่วัดให้อยู่ในจุดเฉพาะที่เป็นสัดส่วนกับความแม่นยำของเครื่องมือ

หากความถี่ของมุมมอดูเลตคือ ω การหน่วงเฟสที่เกิดจากการเดินทางไปกลับในระยะทาง D ที่จะวัดคือ φ จากนั้นเวลาที่สอดคล้องกัน t สามารถแสดงเป็น:

T= φ/ω

การแทนความสัมพันธ์นี้เป็นระยะทาง D ของสมการ (3-6) สามารถแสดงเป็น

D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π บวก Δφ)

=C/4f (N บวก Δ N) =U (N บวก )

ในสมการ:

φ—— การหน่วงเฟสทั้งหมดที่เกิดจากสัญญาณที่เคลื่อนที่ไปมาไปยังเส้น

ω—— ความถี่เชิงมุมของสัญญาณมอดูเลต ω= 2 π f

U - ความยาวหน่วย ค่าตัวเลขเท่ากับความยาวคลื่นมอดูเลชั่น 1/4

N - จำนวนความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งที่มอดูเลตรวมอยู่ในเส้นการวัด

Δφ—— สัญญาณจะสร้างการหน่วงเฟสน้อยกว่า π ในการเดินทางไปกลับหนึ่งรอบไปยังเส้นวัด

Δ N - ส่วนเศษส่วนของคลื่นมอดูเลชั่นที่มีอยู่ในเส้นวัดที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น

Δ N= φ/ω

ภายใต้การปรับและสภาวะบรรยากาศมาตรฐานที่กำหนด ความถี่ c/(4 π f) จะเป็นค่าคงที่ และการวัดระยะทางจะกลายเป็นการวัดจำนวนครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นที่รวมอยู่ในเส้นการวัด และการวัดเศษส่วนของความยาวคลื่นที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น เช่น N หรือ φ เนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสมัยใหม่และเทคโนโลยีการวัดเฟสวิทยุ φ การวัดจึงมีความแม่นยำสูง

ในการวัดมุมเฟสที่น้อยกว่า π φ สามารถใช้วิธีการต่างๆ ในการวัดได้ และวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดคือการวัดเฟสดีเลย์และการวัดเฟสดิจิทัล เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ระยะสั้นใช้หลักการวัดเฟสแบบดิจิทัลเพื่อให้ได้ค่า φ

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์แบบเฟสจะใช้ลำแสงเลเซอร์ต่อเนื่องพร้อมสัญญาณแบบมอดูเลต เพื่อให้ได้ความแม่นยำในระดับสูง จำเป็นต้องกำหนดค่าเป้าหมายที่ให้ความร่วมมือ เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบใช้มือถือที่นำมาใช้เป็นเครื่องวัดระยะชนิดใหม่อีกประเภทหนึ่งในบรรดาเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ ซึ่งไม่เพียงแต่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา แต่ยังใช้เทคโนโลยีการขยายและการแบ่งพัลส์การวัดเฟสแบบดิจิทัลอีกด้วย โดยไม่ต้องใช้เป้าหมายร่วมมือ ก็สามารถบรรลุความแม่นยำระดับมิลลิเมตร และช่วงการวัดเกิน 100 ม. และสามารถแสดงระยะทางได้โดยตรงอย่างรวดเร็วและแม่นยำ เป็นเครื่องมือมาตรฐานการวัดความยาวชนิดใหม่ล่าสุดในการวัดทางวิศวกรรมที่มีความแม่นยำระยะสั้นและการวัดพื้นที่อาคาร เครื่องวัดระยะเลเซอร์แบบพกพาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือซีรีส์ DISTO ที่ผลิตโดยบริษัท Leica