מבוא לעקרון הטווח של מד הטווח הפוטואלקטרי
ניתן לחלק את מכשיר הטווח הפוטואלקטרי לשיטת טווחי דופק למדידה ישירה של זמן ושיטת טווח פאזה למדידה עקיפה של זמן המבוססת על שיטת מדידת זמן t. מדדי טווח דיוק גבוה משתמשים בדרך כלל בסוג פאזה.
עקרון הטווח של מד טווח פוטואלקטרי מסוג פאזה הוא שהאור הנפלט ממקור האור עובר דרך אפנן והופך לאור מאופנן בעוצמה משתנה של אותות בתדר גבוה. חשב את המרחק על ידי מדידת הפרש הפאזות (phi) של אור מאופנן המתפשט קדימה ואחורה לאורך המרחק הנמדד.
מדידת המרחק בשיטת הפאזה שווה ערך לשימוש ב"סרגל אור" במקום סרגל פלדה למדידת מרחק, ו-λ/2 הוא אורך סרגל האור.
במד טווח מסוג פאזה, מד הפאזה יכול למדוד רק את מספר הזנב Δ N של הפרש הפאזה, ואינו יכול למדוד את כל מספר המחזור N. לכן, הוא אינו יכול למדוד מרחקים גדולים יותר מהסרגל האופטי. כדי להרחיב את טווח המדידה, יש לבחור סרגל ארוך יותר. על מנת לפתור את הסתירה בין הרחבת טווח המדידה והבטחת דיוק, משתמשים בדרך כלל בשני תדרי אפנון, כלומר שני סוגים של סרגלים אופטיים, במדדי טווח קצר. לדוגמה, סרגל ארוך (הנקרא סרגל גס) f1=150kHz, λ1/2=1 000m, משמש להרחבת טווח המדידה, מדידת מאות, עשרות ומטרים; סרגל אור קצר (המכונה סרגל דיוק) f2=15MHz, λ2/2=10m, משמש להבטחת דיוק, מדידת מטרים, דצימטרים, סנטימטרים ומילימטרים.
שגיאת הטווח של מד טווח פוטואלקטרי מחולקת לשני חלקים:
(1) שגיאה פרופורציונלית: שגיאה פרופורציונלית לאורך המרחק הנמדד, הנגרמת בעיקר משגיאת תדר, שגיאת אינדקס שבירה אטמוספרי ושגיאת מדידת מהירות האור בוואקום, וכתוצאה מכך שגיאות בתוצאות הטווח. ניתן להתעלם מהשפעת שגיאת המדידה של מהירות האור על ערך הטווח.
(2) שגיאה קבועה: השגיאה המובנית של מכשיר, ללא תלות באורך המרחק הנמדד, כולל שגיאת כיול של שגיאת נקודת אפס, שגיאת יישור בין המכשיר לרפלקטור, שגיאת מדידת פאזה, שגיאת משרעת ופאזה, אי שלב -שגיאת אחידות של הצינור פולט האור, ושגיאה תקופתית. השגיאה המחזורית נובעת בעיקר מאותה הפרעות תדר של האות הפוטואלקטרי הפנימי של המכשיר, וגודל השגיאה חוזר על עצמו במחזורים של אורך סרגל המדידה המדויק.
