การวิเคราะห์หลักการของการตรวจติดตามอุณหภูมิและความชื้นและเครื่องมือวัดระยะทาง

การวิเคราะห์หลักการของการตรวจติดตามอุณหภูมิและความชื้นและเครื่องมือวัดระยะทาง

โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์จะใช้สองวิธีในการวัดระยะทาง: วิธีพัลส์ และวิธีเฟส กระบวนการกำหนดระยะพัลส์มีดังต่อไปนี้: เลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเรนจ์ไฟนเดอร์จะสะท้อนจากวัตถุที่วัดแล้วได้รับจากเรนจ์ไฟนเดอร์ ซึ่งจะบันทึกเวลาไปกลับของเลเซอร์ไปพร้อมๆ กัน ครึ่งหนึ่งของผลิตภัณฑ์ของความเร็วแสงและเวลาไปกลับคือระยะห่างระหว่างเรนจ์ไฟนเดอร์กับวัตถุที่กำลังวัด ความแม่นยำของวิธีพัลส์ในการวัดระยะทางโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณบวก /-1 เมตร นอกจากนี้ระยะบอดในการวัดของเรนจ์ไฟนประเภทนี้โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 15 เมตร

การกำหนดระยะด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการวัดระยะทางในการกำหนดระยะคลื่นแสง ถ้าเวลาที่แสงต้องเดินทางกลับไปกลับมาระหว่างจุด A และ B ด้วยความเร็ว c ในอากาศคือ t ดังนั้นระยะทาง D ระหว่างจุด A และ B จะสามารถแสดงได้ดังนี้

ด=ct/2

ในสมการ:

D - ระยะห่างระหว่างจุดสองจุดของสถานี A และ B;

C - ความเร็วของการแพร่กระจายของแสงในชั้นบรรยากาศ

T - เวลาที่แสงเดินทางกลับไปกลับมาระหว่าง A และ B

จากสมการข้างต้น จะเห็นได้ว่าการวัดระยะทาง A และ B จริงๆ แล้วจำเป็นต้องวัดเวลา t ของการแพร่กระจายของแสง ตามวิธีการวัดต่างๆ เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองรูปแบบการวัด: ประเภทพัลส์และประเภทเฟส

เครื่องวัดระยะเลเซอร์แบบเฟส

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบเฟสใช้ความถี่ของย่านความถี่วิทยุเพื่อปรับความกว้างของลำแสงเลเซอร์ และวัดการหน่วงเฟสที่เกิดจากแสงแบบมอดูเลตที่เคลื่อนที่ไปมาไปยังเส้นการวัด จากนั้น ระยะทางที่แสดงโดยการหน่วงเฟสนี้จะถูกแปลงตามความยาวคลื่นของแสงมอดูเลต วิธีทางอ้อมใช้ในการกำหนดเวลาที่แสงต้องเดินทางกลับไปกลับมาผ่านเส้นวัด ดังแสดงในรูป

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 และวิธีการที่ใช้บ่อยที่สุดคือการวัดเฟสดีเลย์และการวัดเฟสดิจิทัล ปัจจุบัน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ระยะสั้นใช้หลักการวัดเฟสแบบดิจิทัลเพื่อให้ได้ค่า φ

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์แบบเฟสจะใช้ลำแสงเลเซอร์ต่อเนื่องพร้อมสัญญาณแบบมอดูเลต เพื่อให้ได้ความแม่นยำในระดับสูง จำเป็นต้องกำหนดค่าเป้าหมายที่ให้ความร่วมมือ เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบมือถือที่เปิดตัวในปัจจุบันถือเป็นเครื่องวัดระยะรูปแบบใหม่อีกประเภทหนึ่งในบรรดาเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ ซึ่งไม่เพียงมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบาเท่านั้น แต่ยังใช้เทคโนโลยีการขยายและแบ่งพัลส์การวัดเฟสแบบดิจิทัล ซึ่งสามารถบรรลุความแม่นยำระดับมิลลิเมตรโดยไม่จำเป็นต้องร่วมมือกัน เป้าหมาย ช่วงการวัดเกิน 100 ม. และสามารถแสดงระยะทางได้โดยตรงอย่างรวดเร็วและแม่นยำ เป็นเครื่องมือมาตรฐานการวัดความยาวชนิดใหม่ล่าสุดในการวัดทางวิศวกรรมที่มีความแม่นยำระยะสั้นและการวัดพื้นที่อาคาร ในปัจจุบัน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบมือถือซีรีส์ DISTO และเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ Trueyard ที่ผลิตโดยบริษัท Leica มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย