การวิเคราะห์หลักการของเครื่องวัดอุณหภูมิและความชื้นและเครื่องมือวัดระยะทาง

การวิเคราะห์หลักการของเครื่องวัดอุณหภูมิและความชื้นและเครื่องมือวัดระยะทาง

โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์จะใช้สองวิธีในการวัดระยะทาง: วิธีพัลส์ และวิธีเฟส กระบวนการกำหนดระยะพัลส์มีดังต่อไปนี้: เลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเรนจ์ไฟนเดอร์จะสะท้อนจากวัตถุที่วัดได้ จากนั้นเรนจ์ไฟนเดอร์จะรับมา ซึ่งจะบันทึกเวลาของเลเซอร์ที่เคลื่อนที่ไปมาไปพร้อมๆ กัน ครึ่งหนึ่งของผลิตภัณฑ์ของความเร็วแสงและเวลาไปกลับคือระยะห่างระหว่างเรนจ์ไฟนเดอร์กับวัตถุที่กำลังวัด ความแม่นยำของวิธีพัลส์ในการวัดระยะทางโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ+/-1 เมตร นอกจากนี้จุดบอดในการวัดของเรนจ์ไฟนประเภทนี้โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 15 เมตร

การกำหนดระยะด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการวัดระยะทางในการกำหนดช่วงคลื่นแสง หากเวลาที่แสงต้องเดินทางกลับไปกลับมาระหว่างจุด A และ B ด้วยความเร็ว c ในอากาศคือ t ดังนั้นระยะทาง D ระหว่างจุด A และ B จะสามารถแสดงได้ดังนี้

ด=ct/2

ในสูตร:

D - วัดระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่สถานี A และ B;

C - ความเร็วของการแพร่กระจายของแสงในชั้นบรรยากาศ

T - เวลาที่แสงเดินทางกลับไปกลับมาระหว่าง A และ B

ดังที่เห็นได้จากสมการข้างต้น ในการวัดระยะทาง A และ B จริงๆ แล้วจำเป็นต้องวัดเวลา t ของการแพร่กระจายของแสง ตามวิธีการวัดที่แตกต่างกัน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองรูปแบบการวัด: ประเภทพัลส์และประเภทเฟส

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ชนิดเฟส
เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบเฟสเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ความถี่ของย่านความถี่วิทยุเพื่อปรับความกว้างของลำแสงเลเซอร์ และวัดการหน่วงเฟสที่เกิดจากแสงแบบมอดูเลตที่เคลื่อนที่ไปมาไปยังเส้นการวัด ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสงมอดูเลต ระยะทางที่แสดงโดยการหน่วงเฟสนี้จะถูกแปลง วัดเวลาที่แสงต้องเดินทางกลับไปกลับมาผ่านเส้นวัดโดยใช้วิธีทางอ้อม

โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์เฟสมักใช้ในการวัดระยะที่แม่นยำ เรนจ์ไฟนเดอร์ประเภทนี้มีตัวสะท้อนแสงที่เรียกว่าเป้าหมายร่วมมือ เนื่องจากมีความแม่นยำสูง ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในช่วงมิลลิเมตร เพื่อให้สามารถสะท้อนสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ และจำกัดเป้าหมายที่วัดให้อยู่ในจุดเฉพาะที่เป็นสัดส่วนกับความแม่นยำของเครื่องมือ

หากความถี่ของมุมมอดูเลตคือ ω การหน่วงเฟสที่เกิดจากการเดินทางไปกลับในระยะทาง D ที่จะวัดคือ φ เวลาที่สอดคล้องกัน t สามารถแสดงเป็น:

T= φ/ω

เมื่อแทนความสัมพันธ์นี้ลงในสมการ (3-6) ระยะทาง D สามารถแสดงเป็นได้

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

=C/4f (N+ Δ N) =U (N+)

ในสูตร:

φ-- การหน่วงเฟสทั้งหมดที่เกิดจากสัญญาณที่เคลื่อนที่ไปมาไปยังเส้นการวัด

ω-- ความถี่เชิงมุมของสัญญาณมอดูเลต ω= 2 π f

U - ความยาวหน่วย ค่าตัวเลขเท่ากับความยาวคลื่นมอดูเลชั่น 1/4

N - จำนวนความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งที่มอดูเลตรวมอยู่ในเส้นการวัด

Δφ-- สัญญาณทำให้เกิดการหน่วงเฟสน้อยกว่า π เมื่อเคลื่อนที่ไปมาจนถึงเส้นวัด

Δ N - ส่วนทศนิยมของคลื่นมอดูเลชั่นที่มีอยู่ในเส้นการวัดที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น

Δ N= φ/ω
ภายใต้การปรับและสภาวะบรรยากาศมาตรฐานที่กำหนด ความถี่ c/(4 π f) จะเป็นค่าคงที่ และการวัดระยะทางจะกลายเป็นการวัดจำนวนความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งที่มีอยู่ในเส้นวัด และการวัดส่วนที่เป็นเศษส่วนน้อยกว่าครึ่งหนึ่ง ความยาวคลื่น เช่น การวัด N หรือ φ เนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสมัยใหม่และเทคโนโลยีการวัดเฟสแบบไร้สาย φ การวัดจึงมีความแม่นยำสูง

หากต้องการวัดมุมเฟสที่น้อยกว่า π φ การวัดสามารถทำได้หลายวิธี โดยวิธีที่ใช้กันมากที่สุดคือการวัดเฟสแบบหน่วงเวลาและการวัดเฟสแบบดิจิทัล ในปัจจุบัน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ระยะสั้นล้วนใช้หลักการวัดเฟสแบบดิจิทัลเพื่อให้ได้ค่า φ

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์แบบเฟสจะใช้ลำแสงเลเซอร์ต่อเนื่องพร้อมสัญญาณแบบมอดูเลต เพื่อให้ได้ความแม่นยำในระดับสูง จำเป็นต้องกำหนดค่าเป้าหมายที่ให้ความร่วมมือ เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบมือถือที่เปิดตัวในปัจจุบันถือเป็นเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลส์รูปแบบใหม่อีกประเภทหนึ่ง ไม่เพียงแต่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบาเท่านั้น แต่ยังใช้เทคโนโลยีการขยายและการแบ่งพัลส์การวัดเฟสแบบดิจิทัล ซึ่งสามารถบรรลุความแม่นยำระดับมิลลิเมตรโดยไม่จำเป็นต้องมีเป้าหมายที่ร่วมมือกัน ช่วงการวัดเกิน 100 ม. และสามารถแสดงระยะทางได้โดยตรงอย่างรวดเร็วและแม่นยำ เป็นเครื่องมือมาตรฐานการวัดความยาวชนิดใหม่ล่าสุดในการวัดทางวิศวกรรมที่มีความแม่นยำระยะสั้นและการวัดพื้นที่อาคาร