Análisis de principios del instrumento de medición de distancia y monitoreo de temperatura y humedad
Los telémetros láser generalmente utilizan dos métodos para medir la distancia: el método de pulso y el método de fase. El proceso de medición de pulsos es el siguiente: el láser emitido por el telémetro es reflejado por el objeto medido y luego recibido por el telémetro, que registra simultáneamente el tiempo del recorrido de ida y vuelta del láser. La mitad del producto de la velocidad de la luz y el tiempo de ida y vuelta es la distancia entre el telémetro y el objeto que se mide. La precisión del método del pulso para medir la distancia es generalmente de aproximadamente más /-1 metro. Además, la zona ciega de medición de este tipo de telémetro suele rondar los 15 metros.
La medición por láser es un método de medición de distancias en la medición de ondas de luz. Si el tiempo necesario para que la luz viaje de un lado a otro entre los puntos A y B a velocidad c en el aire es t, entonces la distancia D entre los puntos A y B se puede representar de la siguiente manera.
D=ct/2
En la ecuación:
D - la distancia entre dos puntos de las estaciones A y B;
C - la velocidad de propagación de la luz en la atmósfera;
T: El tiempo necesario para que la luz viaje de un lado a otro entre A y B.
De la ecuación anterior se puede ver que para medir las distancias A y B, en realidad es necesario medir el tiempo t de propagación de la luz. Según los diferentes métodos de medición, los telémetros láser generalmente se pueden dividir en dos formas de medición: tipo de pulso y tipo de fase.
Telémetro láser de fase
El telémetro láser de fase utiliza la frecuencia de la banda de radio para modular la amplitud del rayo láser y medir el retraso de fase generado por la luz modulada que viaja hacia adelante y hacia atrás hasta la línea de medición. Luego, basándose en la longitud de onda de la luz modulada, se convierte la distancia representada por este retraso de fase. El método indirecto se utiliza para determinar el tiempo necesario para que la luz viaje de un lado a otro a través de la línea de medición, como se muestra en la figura.
Los telémetros láser de fase se utilizan generalmente en mediciones de precisión. Debido a su alta precisión, generalmente a nivel milimétrico, para reflejar efectivamente la señal y limitar el objetivo medido a un punto específico que sea proporcional a la precisión del instrumento, este tipo de telémetro está equipado con un reflector llamado objetivo cooperativo.
Si la frecuencia del ángulo de modulación es ω, el retardo de fase generado por un viaje de ida y vuelta en la distancia D a medir es φ, entonces el tiempo correspondiente t se puede expresar como:
T= φ/ω
Sustituyendo esta relación en la distancia D de la ecuación (3-6) se puede expresar como
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π más Δφ)
=C/4f (N más Δ N) =U (N más )
En la ecuación:
φ—— El retardo de fase total generado por una señal que viaja de ida y vuelta a la línea.
ω—— La frecuencia angular de la señal modulada, ω= 2 π f.
U - Unidad de longitud, valor numérico igual a 1/4 de la longitud de onda de modulación
N: el número de medias longitudes de onda moduladas incluidas en la línea de medición.
Δφ—— La señal genera un retraso de fase de menos de π en un viaje de ida y vuelta a la línea de medición.
Δ N: la parte fraccionaria de la onda de modulación contenida en la línea de medición que es menor que la mitad de la longitud de onda.
Δ N= φ/ω
Bajo una modulación dada y condiciones atmosféricas estándar, la frecuencia c/(4 π f) es una constante, y la medición de la distancia se convierte en la medición del número de medias longitudes de onda incluidas en la línea de medición y la medición de partes fraccionarias menores que la mitad de las longitudes de onda. , es decir, N o φ, debido al desarrollo de la tecnología moderna de mecanizado de precisión y la tecnología de medición de fase de radio φ, la medición ha logrado una alta precisión.
Para medir el ángulo de fase inferior a π φ, se pueden utilizar diferentes métodos de medición, y los métodos más utilizados son la medición de fase de retardo y la medición de fase digital. Actualmente, los telémetros láser de corto alcance utilizan el principio de medición de fase digital para obtener φ.
Como se mencionó anteriormente, en general, los telémetros láser de fase utilizan un rayo láser continuo con señales moduladas. Para lograr una alta precisión de alcance, es necesario configurar objetivos cooperativos. Los telémetros láser portátiles lanzados actualmente son otro nuevo tipo de telémetro entre los telémetros láser de pulso, que no solo tienen un tamaño pequeño y peso liviano, sino que también utilizan tecnología de subdivisión y ampliación de pulso de medición de fase digital, que puede lograr una precisión de nivel milimétrico sin necesidad de cooperación. Objetivos, el rango de medición ha superado los 100 my puede mostrar la distancia directamente de forma rápida y precisa. Es el último tipo de instrumento estándar de medición de longitud en medición de ingeniería de precisión de corto alcance y medición de área de construcción. Actualmente, los telémetros láser portátiles de la serie DISTO y los telémetros láser Trueyard producidos por Leica Company se utilizan ampliamente.
