ניתוח עקרוני של ניטור טמפרטורה ולחות ומכשיר מדידת מרחק
מדדי טווח לייזר משתמשים בדרך כלל בשתי שיטות למדידת מרחק: שיטת דופק ושיטת פאזה. תהליך טווח הדופק הוא כדלקמן: הלייזר הנפלט על ידי מד הטווח מוחזר על ידי האובייקט הנמדד ולאחר מכן נקלט על ידי מד הטווח, אשר בו זמנית מתעד את זמן הנסיעה הלוך ושוב של הלייזר. מחצית מהמכפלה של מהירות האור וזמן הלוך-חזור הוא המרחק בין מד הטווח לעצם הנמדד. הדיוק של שיטת הדופק למדידת מרחק הוא בדרך כלל סביב פלוס /-1 מטר. בנוסף, אזור המדידה העיוור של מד טווח מסוג זה הוא בדרך כלל סביב 15 מטר.
טווחי לייזר היא שיטת מדידת מרחק בטווח גלי אור. אם הזמן הדרוש לאור לנוע הלוך ושוב בין נקודות A ו-B במהירות c באוויר הוא t, אזי המרחק D בין נקודות A ו-B יכול להיות מיוצג באופן הבא.
D=ct/2
במשוואה:
D - המרחק בין שתי נקודות של תחנה A ו-B;
C - מהירות התפשטות האור באטמוספרה;
T - הזמן הנדרש לאור לעבור הלוך ושוב בין A ל-B.
מהמשוואה שלעיל ניתן לראות שכדי למדוד את המרחקים A ו-B, יש למעשה צורך למדוד את זמן t של התפשטות האור. על פי שיטות מדידה שונות, ניתן לחלק מדדי טווח לייזר בדרך כלל לשתי צורות מדידה: סוג דופק וסוג פאזה.
מד טווח לייזר פאזה
מד הטווח של לייזר פאזה משתמש בתדר של פס הרדיו כדי לווסת את משרעת קרן הלייזר ולמדוד את השהיית הפאזה שנוצרת על ידי האור המאופנן הנוסע הלוך ושוב לקו המדידה. לאחר מכן, בהתבסס על אורך הגל של האור המאופנן, המרחק המיוצג על ידי עיכוב פאזה זה מומר. השיטה העקיפה משמשת לקביעת הזמן הנדרש לאור לעבור הלוך ושוב דרך קו המדידה, כפי שמוצג באיור.
מדדי טווח לייזר פאזה משמשים בדרך כלל בטווח דיוק. בשל הדיוק הגבוה שלו, בדרך כלל ברמת המילימטר, על מנת לשקף ביעילות את האות ולהגביל את המטרה הנמדדת לנקודה ספציפית פרופורציונלית לדיוק המכשיר, סוג זה של מד טווח מצויד ברפלקטור הנקרא יעד שיתופי.
אם תדר זווית האפונון הוא ω, השהיית הפאזה שנוצרת על ידי נסיעה הלוך ושוב על המרחק D שיש למדוד הוא φ, אז ניתן לבטא את הזמן המתאים t כ:
T= φ/ω
החלפת קשר זה למרחק D של המשוואה (3-6) יכולה להתבטא כ
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π בתוספת Δφ)
=C/4f (N פלוס Δ N) =U (N פלוס )
במשוואה:
φ—— השהיית הפאזה הכוללת שנוצרת על ידי אות העובר הלוך ושוב לקו.
ω—— התדר הזוויתי של האות המאופנן, ω= 2 π f.
U - אורך יחידה, ערך מספרי שווה ל-1/4 אורך גל אפנון
N - מספר חצאי הגל המאופנים הכלולים בקו המדידה.
Δφ—— האות מייצר השהיית פאזה של פחות מ-π בסיבוב אחד לקו המדידה.
Δ N - החלק השברירי של גל המודולציה הכלול בקו המדידה שהוא פחות ממחצית אורך הגל.
Δ N= φ/ω
בתנאי אפנון נתון ותנאים אטמוספריים סטנדרטיים, התדר c/(4 π f) הוא קבוע, ומדידת המרחק הופכת למדידה של מספר חצאי אורכי הגל הכלולים בקו המדידה ומדידה של חלקים חלקיים פחות מחצי אורכי גל , כלומר N או φ, עקב הפיתוח של טכנולוגיית עיבוד דיוק מודרנית וטכנולוגיית מדידת פאזות רדיו φ המדידה השיגה דיוק גבוה.
על מנת למדוד את זווית הפאזה של פחות מ-π φ, ניתן להשתמש בשיטות שונות למדידה, והשיטות הנפוצות ביותר הן מדידת שלב עיכוב ומדידה דיגיטלית. נכון לעכשיו, מדדי טווח לייזר לטווח קצר משתמשים בעקרון של מדידת פאזה דיגיטלית כדי לקבל φ.
כפי שהוזכר לעיל, באופן כללי, מדדי טווח לייזר פאזה משתמשים בקרן לייזר רציפה עם אותות מאופננים. על מנת להשיג דיוק טווח גבוה, יש להגדיר יעדים שיתופיים. מדדי טווח הלייזר הידניים שהושקו כעת הם סוג חדש נוסף של מדדי טווח בקרב מדדי טווח לייזר דופק, אשר לא רק בעלי גודל קטן ומשקל קל, אלא גם משתמשים בטכנולוגיית הרחבת דופק וחלוקה דיגיטלית למדידת שלב, שיכולה להשיג דיוק ברמת מילימטר ללא צורך בשיתוף פעולה. מטרות, טווח המדידה עלה על 100 מטר והוא יכול להציג במהירות ובדייקנות את המרחק ישירות. זהו הסוג העדכני ביותר של מכשיר סטנדרטי למדידת אורך במדידה הנדסית מדויקת לטווח קצר ומדידות שטח בנייה. נכון להיום, נעשה שימוש נרחב במדדי טווח לייזר כף יד מסדרת DISTO וממדי טווח לייזר Trueyard המיוצרים על ידי חברת Leica.
