מבוא לעקרון מדידת המרחק של מגדיר טווח גלים אלקטרומגנטי
קיימות שתי שיטות לטווח גלים אלקטרומגנטי: טווחי דופק וטווח פאזה.
טווח דופק
חלק מפולס האור הנפלט מהמכשיר בקצה אחד של קו המדידה נכנס ישירות למכשיר האופטו-אלקטרוניקה הקולט מהחלק הפנימי של המכשיר כפולס ייחוס; שאר דופק האור הנפלט נכנס גם למכשיר האופטו-אלקטרוני המקבל לאחר שהושתקף במראה בקצה השני של קו המדידה. על ידי מדידת הזמן t בין דופק הייחוס לפולס המוחזר, ניתן לקבל את המרחק D מהנוסחה הבאה: , כאשר c היא מהירות האור. מדדי טווח הלייזר המשמשים בגיאודזיה לוויינית למדידת הירח והלוויינים המלאכותיים משתמשים כולם בשיטת טווח הדופק.
טווח שלבים
גל האור או המיקרוגל המווסתים על ידי זרם בתדר גבוה נפלטים מקצה אחד של קו המדידה, ולאחר החזרה מהקצה השני, הפרש הפאזה בין הגל הנפלט להד נמדד באמצעות גלאי פאזה. אם תדר האפונון הוא f, הזמן שבו הגל האלקטרומגנטי עובר הלוך ושוב הוא: כאשר n הוא
מספר השבועות השלמים בזמן t. החלפת t בנוסחה של שיטת טווח הפולסים הרשומה לעיל, המרחק D הוא: , כאשר λ הוא אורך הגל הידוע של הגל המאופנן, השקול לאורך הסרגל למדידת המרחק, ו-n שווה ערך ל- מספר הרגליים המלאות בטווח המדידה. מנטיס שאורכה פחות מסרגל אחד.
על מנת לקבוע את המספר n של כף הרגל כולה, משתמשים בדרך כלל בשיטת התדר המשתנה ובשיטת התדר הקבוע הרב-שכבתי. הראשון הוא לגרום לתדר האפנון של מד הטווח להשתנות באופן רציף בתוך טווח מסוים, אשר שווה ערך לשינוי מתמשך של אורך סרגל המדידה, כך שהוא יכול פשוט להשתמש באנרגיה כדי למדוד את המרחק. כאשר מודדים את המרחק, התדר מאופנן ברצף כך שהמנטיסה של פחות ממטר שלם שווה לאפס. על פי מספר המופעים של אפס וערך התדר המתאים, ניתן לקבוע את מספר n מעלות של סרגל המדידה כולו. כאשר משתמשים בשיטת התדר הקבוע הרב-שכבתי, זה שווה ערך לשימוש במספר סרגלים באורכים שונים למדידת אותו מרחק. על פי הפרש הפאזות הנמדד בתדרים שונים, ניתן לפתור את המספר השלם n כדי לקבל את המרחק D.
בנוסף למדידת הפרש הפאזה עם גלאי פאזה, ניתן להשתמש גם בשיטת הנתיב האופטי המשתנה, כלומר, המערכת האופטית בתוך המכשיר משמשת לשינוי הנתיב האופטי של האות המתקבל כדי לעכב את האות לתקופה של זְמַן. כאשר המכשיר האלקטרוני מציין שהפאזה של האות המשודר זהה לזה של האות המתקבל, קרא את המנטיסה ישירות על הסולם. בנוסף, ניתן להשתמש במעגל השהיה גם כדי לשנות את הפאזה של האות המתקבל, והמעגל יכול להתאים את החלוקה בבקר ולקרוא את המנטיסה.
