温度湿度モニターと距離測定器の原理の解析
レーザー距離計は、一般的にパルス方式と位相方式という2つの方法で距離を測定します。パルス方式の測距プロセスは次のとおりです。距離計から放射されたレーザーは測定対象物で反射され、距離計で受信され、同時にレーザーが往復する時間が記録されます。光速と往復時間の積の半分が、距離計と測定対象物の間の距離です。パルス方式による距離測定の精度は、通常、+/-1メートル程度です。また、このタイプの距離計の測定死角は通常、約15メートルです。
レーザー測距は光波測距における距離測定法の一つです。光が空気中を速度cでA点とB点の間を往復するのにかかる時間をtとすると、A点とB点間の距離Dは以下のように表すことができます。
D=ct/2
式では：
D - ステーション A と B の 2 点間の距離を測定します。
C - 大気中の光の伝播速度。
T - 光が A と B の間を往復するのに必要な時間。
上記の式からわかるように、距離 A と B を測定するには、実際には光の伝播時間 t を測定する必要があります。測定方法の違いにより、レーザー距離計は通常、パルス型と位相型の 2 つの測定形式に分けられます。
位相型レーザー距離計
位相レーザー距離計は、無線帯域の周波数を使用してレーザービームの振幅を変調し、変調された光が測定ラインを往復することによって発生する位相遅延を測定するデバイスです。変調された光の波長に基づいて、この位相遅延によって表される距離が変換されます。間接的な方法を使用して、光が測定ラインを往復するのに必要な時間を測定します。
位相レーザー距離計は、一般的に精密測距に使用されます。精度が高く、通常はミリメートルの範囲であるため、信号を効果的に反射し、測定対象を機器の精度に比例する特定のポイントに限定するために、このタイプの距離計には、協調ターゲットと呼ばれる反射器が装備されています。
変調角周波数がωの場合、測定対象距離Dの往復で発生する位相遅延はφであり、対応する時間tは次のように表すことができます。
T= φ/ω
この関係を式(3-6)に代入すると、距離Dは次のように表される。
D=1/2 ct=1/2 c· φ/ω= C/(4 π f) (N π+ Δφ)
=C/4f (N+ Δ N) =U (N+)
式では：
φ-- 測定ラインを往復する信号によって生成される合計位相遅延。
ω-- 変調信号の角周波数、ω= 2 π f。
U - 単位長さ、数値は変調波長の1/4に等しい
N - 測定ラインに含まれる変調された半波長の数。
Δφ-- 信号は測定ラインを往復する際にπ未満の位相遅延を生成します。
Δ N - 測定ラインに含まれる変調波のうち、波長の半分未満の小数部分。
Δ N= φ/ω
与えられた変調と標準大気条件下では、周波数 c/(4πf) は定数であり、距離の測定は測定線に含まれる半波長の数の測定と半波長未満の分数部分の測定、すなわち N または φ の測定になります。現代の精密加工技術と無線位相測定技術の発達により、φ 測定は高精度を実現しています。
π φ未満の位相角を測定するには、さまざまな方法で測定できますが、最も一般的に使用されるのは遅延位相測定とデジタル位相測定です。現在、短距離レーザー距離計はすべて、デジタル位相測定の原理を使用してφを取得します。
前述のように、一般に位相レーザー距離計は変調信号による連続レーザービームを使用します。高い測距精度を達成するには、協力ターゲットを設定する必要があります。現在発売されているハンドヘルドレーザー距離計は、もう1つの新しいタイプのパルスレーザー距離計です。サイズが小さく軽量であるだけでなく、デジタル位相測定パルスの拡大と細分化技術も使用しており、協力ターゲットを必要とせずにミリメートルレベルの精度を実現できます。測定範囲は100mを超え、距離を直接迅速かつ正確に表示できます。これは、短距離精密工学測定と建築面積測定における最新のタイプの長さ測定標準機器です。
