ניתוח העיקרון של צג הטמפרטורה והלחות ומכשיר מדידת המרחק

ניתוח העיקרון של צג הטמפרטורה והלחות ומכשיר מדידת המרחק

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 של הלייזר הלוך ושוב. מחצית מהמכפלה של מהירות האור וזמן הלוך-חזור הוא המרחק בין מד הטווח לעצם הנמדד. הדיוק של שיטת הדופק למדידת מרחק הוא בדרך כלל בסביבות +/-1 מטר. בנוסף, נקודת המדידה העיוורת של מד טווח מסוג זה היא בדרך כלל בסביבות 15 מטר.

טווחי לייזר היא שיטת מדידת מרחק בטווחי גלים אופטיים. 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

בנוסחה:

D - למדוד את המרחק בין שתי נקודות בתחנות A ו-B;

C - מהירות התפשטות האור באטמוספרה;

T - הזמן הנדרש לאור לעבור הלוך ושוב בין A ל-B.

כפי שניתן לראות מהמשוואה לעיל, כדי למדוד את המרחקים A ו-B, למעשה יש 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 מסוג פאזה
מד טווח לייזר פאזה הוא מכשיר המשתמש בתדר של פס הרדיו כדי לווסת את משרעת קרן הלייזר ולמדוד את השהיית הפאזה שנוצרת על ידי האור המאופנן הנוסע הלוך ושוב לקו המדידה. בהתבסס על אורך הגל של האור המאופנן, המרחק המיוצג על ידי עיכוב שלב זה מומר. מדוד את הזמן הדרוש לאור לעבור הלוך ושוב דרך קו המדידה בשיטות עקיפות.

מדדי טווח לייזר פאזה משמשים בדרך כלל בטווח דיוק. בשל הדיוק הגבוה שלו, בדרך כלל בטווח המילימטרים, על מנת לשקף אותות בצורה יעילה ולהגביל את המטרה הנמדדת לנקודה ספציפית פרופורציונלית לדיוק המכשיר, מדדי טווח מסוג זה מצוידים ברפלקטור הנקרא יעד שיתופי.

אם תדר זווית האפנון הוא ω, השהיית הפאזה שנוצרת על ידי נסיעה הלוך ושוב על המרחק D שיש למדוד הוא φ, ניתן לבטא את הזמן המתאים t כ:

T= φ/ω

החלפת הקשר הזה במשוואה (3-6), ניתן לבטא את המרחק D

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

=C/4f (N+ Δ N) =U (N+)

בנוסחה:

φ-- השהיית הפאזה הכוללת שנוצרת על ידי אות העובר הלוך ושוב לקו המדידה.

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 יוצר השהיית פאזה של פחות מ-π בנסיעה הלוך ושוב לקו המדידה.

Δ N - החלק העשרוני 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 והמדידה של החלק השבריק פחות ממחצית אורך גל, כלומר מדידת N או φ, עקב התפתחות טכנולוגיית עיבוד דיוק מודרנית וטכנולוגיית מדידת פאזה אלחוטית φ המדידה השיגה דיוק גבוה.

כדי למדוד את זווית הפאזה של פחות מ-π φ, ניתן לבצע מדידה באמצעות שיטות שונות, כאשר הנפוצות ביותר הן מדידת פאזה מושהית ומדידה דיגיטלית של פאזה. נכון לעכשיו, מדדי טווח לייזר לטווח קצר משתמשים כולם בעיקרון 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 יעד שיתופי. מדדי טווח הלייזר הידניים שהושקו כעת הם סוג חדש נוסף של מדדי טווח לייזר דופק. הם לא רק קטנים בגודלם וקלים במשקל, אלא גם משתמשים בטכנולוגיית הרחבת דופק וחלוקה דיגיטלית למדידת פאזות, שיכולה להשיג דיוק ברמת מילימטר ללא צורך במטרות שיתופיות. 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.