التحليل الأساسي لرصد درجة الحرارة والرطوبة وأداة قياس المسافة
تستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر عمومًا طريقتين لقياس المسافة: طريقة النبض وطريقة الطور. تتم عملية قياس النبض على النحو التالي: ينعكس الليزر المنبعث من جهاز تحديد المدى بواسطة الجسم المقاس ثم يتم استقباله بواسطة جهاز تحديد المدى، الذي يسجل في نفس الوقت وقت رحلة الليزر ذهابًا وإيابًا. نصف حاصل ضرب سرعة الضوء وزمن الرحلة ذهابًا وإيابًا هو المسافة بين جهاز تحديد المدى والجسم الذي يتم قياسه. دقة طريقة النبض لقياس المسافة بشكل عام حوالي زائد /-1 متر. بالإضافة إلى ذلك، تبلغ منطقة القياس العمياء لهذا النوع من أجهزة تحديد المدى حوالي 15 مترًا بشكل عام.
المدى بالليزر هو طريقة لقياس المسافة في نطاق الموجات الضوئية. إذا كان الوقت اللازم للضوء للانتقال ذهابًا وإيابًا بين النقطتين A وB بسرعة c في الهواء هو t، فيمكن تمثيل المسافة D بين النقطتين A وB على النحو التالي.
د=ct/2
في المعادلة:
د - المسافة بين نقطتي المحطة A و B؛
ج - سرعة انتشار الضوء في الغلاف الجوي؛
T - الوقت اللازم للضوء للانتقال ذهابًا وإيابًا بين A وB.
من المعادلة أعلاه، يمكن ملاحظة أنه لقياس المسافات A و B، من الضروري في الواقع قياس الزمن t لانتشار الضوء. وفقًا لطرق القياس المختلفة، يمكن عادةً تقسيم أجهزة تحديد المدى بالليزر إلى نموذجين للقياس: نوع النبض ونوع الطور.
جهاز تحديد المدى بالليزر
يستخدم جهاز تحديد المدى بالليزر الطور تردد النطاق الراديوي لتعديل سعة شعاع الليزر وقياس تأخير الطور الناتج عن الضوء المعدل الذي ينتقل ذهابًا وإيابًا إلى خط القياس. ثم، بناءً على الطول الموجي للضوء المشكل، يتم تحويل المسافة التي يمثلها تأخير الطور هذا. تُستخدم الطريقة غير المباشرة لتحديد الوقت اللازم لانتقال الضوء ذهابًا وإيابًا عبر خط القياس، كما هو موضح في الشكل.
تُستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر بشكل عام في تحديد المدى الدقيق. نظرًا لدقته العالية، عادةً على مستوى المليمتر، من أجل عكس الإشارة بشكل فعال وقصر الهدف المقاس على نقطة محددة تتناسب مع دقة الجهاز، فإن هذا النوع من محدد المدى مزود بعاكس يسمى الهدف التعاوني.
إذا كان تردد زاوية التشكيل هو ω، فإن تأخير الطور الناتج عن رحلة ذهابًا وإيابًا على المسافة D المراد قياسها هو φ، ثم يمكن التعبير عن الوقت المقابل t على النحو التالي:
T= φ/ω
يمكن التعبير عن استبدال هذه العلاقة في المسافة D للمعادلة (3-6) بـ
D=1/2 قيراط=1/2 ج· φ/ω= C/(4 π f) (N π زائد Δφ)
=C/4f (N زائد Δ N) =U (N زائد )
في المعادلة:
φ —— إجمالي تأخير الطور الناتج عن إشارة تنتقل ذهابًا وإيابًا إلى الخط.
ω —— التردد الزاوي للإشارة المضمنة، ω= 2 π f.
U - طول الوحدة، قيمة عددية تساوي 1/4 طول موجة التعديل
N - عدد نصف الأطوال الموجية المضمنة في خط القياس.
Δφ —— تولد الإشارة تأخير طور أقل من π في رحلة ذهابًا وإيابًا إلى خط القياس.
Δ N - الجزء الكسري من موجة التعديل الموجودة في خط القياس والذي يقل عن نصف طول الموجة.
Δ N= φ/ω
في ظل تعديل معين وظروف جوية قياسية، يكون التردد c/(4 π f) ثابتًا، ويصبح قياس المسافة هو قياس عدد أنصاف الأطوال الموجية المضمنة في خط القياس وقياس الأجزاء الكسرية الأقل من نصف الأطوال الموجية ، أي N أو φ، نظرًا لتطور تكنولوجيا الآلات الدقيقة الحديثة وتكنولوجيا قياس الطور الراديوي φ، حقق القياس دقة عالية.
من أجل قياس زاوية الطور أقل من π φ، يمكن استخدام طرق مختلفة للقياس، وأكثر الطرق استخدامًا هي قياس طور التأخير وقياس الطور الرقمي. حاليًا، تستخدم أجهزة تحديد المدى الليزرية قصيرة المدى مبدأ قياس الطور الرقمي للحصول على φ.
كما ذكر أعلاه، بشكل عام، تستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر الطورية شعاع ليزر مستمر مع إشارات معدلة. ومن أجل تحقيق دقة عالية المدى، يجب تكوين الأهداف التعاونية. تعد أجهزة تحديد المدى الليزرية المحمولة التي تم إطلاقها حاليًا نوعًا جديدًا آخر من أجهزة ضبط المدى بين أجهزة تحديد المدى الليزرية النبضية، والتي لا تتميز فقط بالحجم الصغير والوزن الخفيف، ولكنها تستخدم أيضًا تقنية توسيع النبض وتقسيمه لقياس الطور الرقمي، والتي يمكنها تحقيق دقة مستوى المليمتر دون الحاجة إلى تعاون الأهداف، تجاوز نطاق القياس 100 متر ويمكنه عرض المسافة بسرعة ودقة مباشرة. إنه أحدث نوع من الأدوات القياسية لقياس الطول في القياس الهندسي الدقيق قصير المدى وقياس مساحة البناء. حاليًا، تُستخدم على نطاق واسع أجهزة تحديد المدى الليزرية المحمولة من سلسلة DISTO وأجهزة ضبط المدى الليزرية Trueyard التي تنتجها شركة Leica.
