מבוא לעקרון הטווח של מד טווח גלים אלקטרומגנטיים
שיטת טווח הדופק
חלק מפולס האור הנפלט מהמכשיר בקצה אחד של קו המדידה נכנס ישירות למכשיר האופטו-אלקטרוניקה הקולט מתוך המכשיר כפולס ייחוס; לאחר שפולסי האור הנפלטים הנותרים מוחזרים בחזרה על ידי הרפלקטור בקצה השני של קו המדידה, הם גם נכנסים למכשיר האופטו-אלקטרוני המקבל. על ידי מדידת הזמן t בין דופק הייחוס לפולס המוחזר, ניתן לחשב את המרחק D מהמשוואה הבאה, כאשר c היא מהירות האור. בגיאודזיה לוויינית, מדדי טווח לייזר המשמשים למדידת הירח ולוויינים מלאכותיים משתמשים כולם בשיטת טווח פעימות.
שיטת טווח שלבים
גל האור או המיקרוגל המווסתים על ידי זרם בתדר גבוה נפלט מקצה אחד של קו המדידה ומוחזר מהקצה השני. הפרש הפאזות בין הגל המשודר להד נמדד באמצעות גלאי פאזה. אם תדר האפונון הוא f, הזמן של גלים אלקטרומגנטיים לעבור הלוך ושוב הוא: כאשר n הוא
כל מספר השבועות בזמן t. החלף את t בנוסחה של שיטת טווח הדופק בעמודה שלעיל, והמרחק D מתקבל כדלקמן. בנוסחה, λ הוא אורך הסרגל עם אורך גל אפנון ידוע שווה ערך למרחק הנמדד, N שווה ערך לכל האורך בטווח המדידה בהיותו הזנב של פחות מאורך מדידה אחד.
כדי לקבוע את האורך הכולל n, משתמשים בדרך כלל בשיטת תדר משתנה ובשיטת תדר קבוע רב-מפלסית. הראשון הוא לשנות באופן רציף את תדר האפנון של מד הטווח בטווח מסוים, אשר שווה ערך לשינוי מתמשך של אורך סרגל המדידה, כך שיוכל להגיע במדויק למרחק המיועד למדוד. בעת מדידת מרחק, התאם את התדר צעד אחר צעד כדי שמספר הזנבות יהיה פחות מכל האורך שווה לאפס. בהתבסס על מספר המופעים של אפס וערך התדר המתאים, ניתן לקבוע את המספר הכולל של סולמות מדידה n מעלות. כאשר משתמשים בשיטת התדר הקבוע הרב-שכבתי, זה שווה ערך לשימוש במספר סולמות מדידה באורכים שונים למדידת אותו מרחק. בהתבסס על הפרש הפאזות הנמדד בתדרים שונים, ניתן לפתור את כל המחזור n כדי לקבל את המרחק D.
בנוסף לשימוש בגלאי פאזה למדידה, ניתן למדוד את הפרש הפאזות גם בשיטת נתיב אופטי משתנה, המשתמשת במערכת האופטית בתוך המכשיר כדי לשנות את הנתיב האופטי של האות המתקבל, מה שגורם לאות להתעכב לתקופה מסוימת של זמן. כאשר המכשיר האלקטרוני מציין שהפאזה של האות המשודר זהה לזה של האות המתקבל, מספר הזנב נקרא ישירות על הסרגל. בנוסף, ניתן להשתמש במעגל השהיה כדי לשנות את הפאזה של האות המתקבל, שמתאים את החלוקה בבקר וקורא את מספר הזנב.
