光電式距離計の測距原理の紹介

May 31, 2024

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光電式距離計の測距原理の紹介

 

光電式測距儀は、時間tを測定する方法によって、時間を直接測定するパルス測距方式と、時間を間接的に測定する位相測距方式に分けられます。高精度な測距器では、一般的に位相型が採用されています。


位相型光電距離計の測距原理は、光源から発せられた光が変調器を通過し、高周波信号の強度が変化する変調光になるというものです。測定距離にわたって往復する変調光の位相差(φ)を測定することで距離を計算します。


位相法による距離測定は、距離を測定するために鋼鉄定規の代わりに「光定規」を使用することに相当し、λ/2 は光定規の長さです。


位相式距離計では、位相計は位相差の末尾数Δ N しか測定できず、サイクル数 N 全体を測定することはできません。したがって、光定規よりも大きな距離を測定することはできません。測定範囲を拡大するには、より長い定規を選択する必要があります。測定範囲の拡大と精度の確保との間の矛盾を解決するために、短距離距離計では、通常、2 つの変調周波数、つまり 2 種類の光定規が使用されます。たとえば、長い定規 (粗定規と呼ばれる) f1=150kHz、λ1/2=1 000m、測定範囲の拡大に使用され、百、十、メートルを測定します。短い光定規 (精密定規と呼ばれる) f2=15MHz、λ2/2=10m、精度の確保に使用され、メートル、デシメートル、センチメートル、ミリメートルを測定します。


光電式距離計の測距誤差は 2 つの部分に分けられます。
(1)比例誤差:測定距離の長さに比例する誤差であり、主に周波数誤差、大気屈折率誤差、真空中の光速測定誤差などにより発生し、測距結果に誤差を生じます。光速測定誤差が測距値に与える影響は無視できます。


(2)固定誤差:測定距離の長さとは無関係な、計測器固有の誤差であり、ゼロ点誤差の校正誤差、計測器と反射鏡の位置合わせ誤差、位相測定誤差、振幅と位相誤差、発光管の位相不均一誤差、周期誤差などが含まれる。周期誤差は主に計測器内部の光電信号の同一周波数干渉から生じ、誤差の大きさは精密測定定規の長さの周期で繰り返される。

 

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