اصل و کاربرد مسافت یاب لیزری فاز

اصل و کاربرد مسافت یاب لیزری فاز

فاصله یاب لیزری فاز از یک پرتو لیزر برای تعدیل دامنه و اندازه‌گیری تاخیر فاز تولید شده توسط نور مدوله‌شده که به سمت خط اندازه‌گیری حرکت می‌کند، استفاده می‌کند و سپس فاصله نشان‌داده‌شده توسط این تاخیر فاز را بر اساس طول موج نور مدوله‌شده تبدیل می‌کند. روش غیرمستقیم برای تعیین زمان مورد نیاز 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 اضافه 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 برگشت می رود.

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. فاصله یاب های لیزری برد کوتاه از اصل اندازه گیری فاز دیجیتال برای بدست 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 معرفی شده، نوع جدیدی از مسافت یاب ها در میان مسافت یاب های لیزری پالسی هستند که نه تنها اندازه کوچک و وزن سبکی دارند، بلکه از فناوری گسترش و تقسیم پالس اندازه گیری دیجیتالی فاز استفاده می کنند. بدون نیاز به اهداف مشارکتی، می توان به دقت سطح میلی متری دست یافت و محدوده اندازه گیری از 100 متر فراتر رفته است و می تواند به سرعت و با دقت فاصله را مستقیماً نمایش دهد. این جدیدترین نوع ابزار استاندارد اندازه گیری طول در اندازه گیری مهندسی دقیق برد کوتاه و اندازه گیری مساحت ساختمان است. پرکاربردترین مسافت یاب لیزری دستی سری DISTO تولید شرکت لایکا می باشد.