تجزیه و تحلیل اصولی دستگاه مانیتورینگ دما و رطوبت و اندازه گیری فاصله

تجزیه و تحلیل اصولی دستگاه مانیتورینگ دما و رطوبت و اندازه گیری فاصله

مسافت یاب های لیزری معمولاً از دو روش برای اندازه گیری فاصله استفاده می کنند: روش پالس و روش فاز. فرآیند محدوده پالس به شرح زیر است: لیزر ساطع شده توسط فاصله یاب توسط جسم اندازه گیری شده منعکس می شود و سپس توسط فاصله یاب دریافت می شود که به طور همزمان زمان رفت و برگشت لیزر را ثبت می کند. نیمی از حاصل ضرب سرعت نور و زمان رفت و برگشت فاصله بین فاصله یاب و جسم مورد اندازه گیری است. دقت روش پالس برای اندازه‌گیری فاصله عموماً در حدود /{2}} متر است. علاوه بر این، ناحیه کور اندازه گیری این نوع مسافت یاب به طور کلی حدود 15 متر است.

محدوده لیزری یک روش اندازه گیری فاصله در محدوده موج نور است. اگر زمان لازم برای حرکت نور بین نقاط A و B با سرعت c در هوا t باشد، فاصله D بین نقاط A و B را می توان به صورت زیر نشان داد.

D{0}}ct/2

در معادله:

د - فاصله بین دو نقطه ایستگاه A و B.

ج - سرعت انتشار نور در جو؛

T - زمان لازم برای حرکت نور بین A و B.

از معادله فوق می توان دریافت که برای اندازه گیری فواصل A و B در واقع اندازه گیری زمان t انتشار نور لازم است. با توجه به روش های مختلف اندازه گیری، فاصله یاب های لیزری را معمولاً می توان به دو شکل اندازه گیری تقسیم کرد: نوع پالسی و نوع فاز.

فاصله یاب لیزری فازی

فاصله یاب لیزری فاز از فرکانس باند رادیویی برای تعدیل دامنه پرتو لیزر و اندازه گیری تاخیر فاز تولید شده توسط نور مدوله شده که به سمت خط اندازه گیری حرکت می کند و عقب می رود، استفاده می کند. سپس بر اساس طول موج نور مدوله شده، فاصله نشان داده شده توسط این تاخیر فاز تبدیل می شود. همانطور که در شکل نشان داده شده است، از روش غیر مستقیم برای تعیین زمان لازم برای حرکت نور به عقب و جلو از طریق خط اندازه گیری استفاده می شود.

فاصله یاب های لیزری فازی معمولاً در محدوده دقیق استفاده می شوند. این نوع مسافت یاب به دلیل دقت بالایی که معمولاً در سطح میلی متری دارد، به منظور انعکاس موثر سیگنال و محدود کردن هدف اندازه گیری شده به نقطه خاصی که متناسب با دقت دستگاه است، مجهز به بازتابنده ای به نام هدف تعاونی است.

اگر فرکانس زاویه مدولاسیون ω باشد، تاخیر فاز ایجاد شده توسط یک رفت و برگشت در مسافت D که باید اندازه گیری شود φ است، سپس زمان مربوطه t را می توان به صورت زیر بیان کرد:

T= φ/ω

جایگزینی این رابطه در فاصله D معادله (3-6) را می توان به صورت بیان کرد

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

=C/4f (N به علاوه Δ N) =U (N به علاوه)

در معادله:

φ—— کل تأخیر فاز تولید شده توسط سیگنالی که به سمت خط رفت و آمد می کند.

ω—— فرکانس زاویه ای سیگنال مدوله شده، ω= 2 π f.

U - طول واحد، مقدار عددی برابر با 1/4 طول موج مدولاسیون

ن - تعداد نیم طول موج های مدوله شده در خط اندازه گیری.

Δφ—— سیگنال تاخیر فاز کمتر از π را در یک رفت و برگشت به خط اندازه گیری ایجاد می کند.

Δ N - قسمت کسری موج مدولاسیون موجود در خط اندازه گیری که کمتر از نصف طول موج است.

Δ N= φ/ω

تحت مدولاسیون داده شده و شرایط جوی استاندارد، فرکانس c/(4 π f) ثابت است و اندازه گیری فاصله به اندازه گیری تعداد نیم طول موج های موجود در خط اندازه گیری و اندازه گیری قطعات کسری کمتر از نیم طول موج می شود. به عنوان مثال N یا φ، با توجه به توسعه تکنولوژی ماشینکاری دقیق مدرن و فن آوری اندازه گیری فاز رادیویی φ اندازه گیری دقت بالایی به دست آورده است.

برای اندازه گیری زاویه فاز کمتر از π φ می توان از روش های مختلفی برای اندازه گیری استفاده کرد و متداول ترین روش ها اندازه گیری فاز تاخیری و اندازه گیری فاز دیجیتال است. در حال حاضر، فاصله یاب های لیزری برد کوتاه از اصل اندازه گیری فاز دیجیتال برای به دست آوردن φ استفاده می کنند.

همانطور که در بالا ذکر شد، به طور کلی، فاصله یاب های لیزر فاز از یک پرتو لیزر پیوسته با سیگنال های مدوله شده استفاده می کنند. برای دستیابی به دقت محدوده بالا، اهداف مشارکتی باید پیکربندی شوند. مسافت یاب های لیزری دستی که در حال حاضر راه اندازی شده اند، نوع جدیدی از مسافت یاب ها در بین مسافت یاب های لیزری پالسی هستند که نه تنها دارای ابعاد کوچک و وزن سبک هستند، بلکه از فناوری گسترش و تقسیم پالس اندازه گیری دیجیتال دیجیتال استفاده می کنند که می تواند بدون نیاز به همکاری به دقت سطح میلی متری دست یابد. اهداف، برد اندازه گیری از 100 متر فراتر رفته است و می تواند به سرعت و با دقت فاصله را مستقیماً نشان دهد. این جدیدترین نوع ابزار استاندارد اندازه گیری طول در اندازه گیری مهندسی دقیق برد کوتاه و اندازه گیری مساحت ساختمان است. در حال حاضر مسافت یاب های لیزری دستی سری DISTO و مسافت یاب های لیزری Trueyard تولید شرکت لایکا بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.