温湿度監視・距離測定器の原理解析
レーザー距離計は通常、パルス法と位相法の 2 つの方法で距離を測定します。 パルス測距の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によって反射され、次に距離計によって受信され、同時にレーザーの往復時間を記録します。 光の速度と往復時間の積の半分が、距離計と測定対象間の距離になります。 パルス方式による距離測定の精度は、一般にプラス /-1 メートル程度です。 さらに、このタイプの距離計の測定死角は一般に約 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方法です。 光が空気中を速度cで点AとBの間を往復するのに要する時間をtとすると、点AとBの間の距離Dは次のように表されます。
D=ct/2
方程式では次のようになります。
D - ステーション A と B の 2 点間の距離。
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。
上式から、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ることがわかります。 さまざまな測定方法に応じて、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ることができます。
位相レーザー距離計
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、測定ラインを往復する変調された光によって生成される位相遅延を測定します。 そして、変調光の波長に基づいて、この位相遅れによって表される距離が換算される。 間接法は、図に示すように、光が測定ラインを往復するのに必要な時間を決定するために使用されます。
位相レーザー距離計は通常、精密測距に使用されます。 通常はミリメートルレベルの精度が高いため、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点に制限するために、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板が装備されています。
変調角周波数を ω とすると、測定距離 D の往復で発生する位相遅れを φ とすると、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) の距離 D に代入すると、次のように表すことができます。
D=1/2 ct=1/2 c・φ/ω= C/(4 π f) (N π プラス Δφ)
=C/4f (N プラス Δ N) =U (N プラス )
方程式では次のようになります。
φ—— 回線を往復する信号によって生成される位相遅延の合計。
ω—— 変調信号の角周波数、ω= 2 π f。
U - 単位長、1/4 変調波長に等しい数値
N - 測定ラインに含まれる変調された半波長の数。
Δφ—— 信号は測定ラインへの 1 往復で π 未満の位相遅れを生成します。
Δ N - 測定ラインに含まれる変調波の小数部であり、波長の半分未満です。
Δ N= φ/ω
与えられた変調および標準大気条件下では、周波数 c/(4 π f) は定数であり、距離の測定は、測定ラインに含まれる半波長の数の測定と、半波長未満の小数部分の測定になります。 、すなわちNまたはφは、現代の精密加工技術と電波位相測定技術の発展により、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、さまざまな方法が使用できますが、最も一般的に使用される方法は、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デジタル位相測定の原理を使用してφを取得します。
上で述べたように、一般に、位相レーザー距離計は、変調された信号を持つ連続レーザー ビームを使用します。 高い測距精度を達成するには、協調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、パルスレーザー距離計のもう一つの新しいタイプの距離計で、小型軽量であるだけでなく、デジタル位相測定パルスの広がりと細分割技術を使用しており、協調動作を必要とせずにミリメートルレベルの精度を達成できます。測定範囲は100mを超えており、距離を素早く正確に直接表示できます。 近距離精密工学測定や建築面積測定における最新型の測長標準器です。 現在、ライカ社製の手持ち式レーザー距離計 DISTO シリーズや Trueyard レーザー距離計が広く使用されています。
