Einführung in das Entfernungsmessungsprinzip eines elektromagnetischen Wellen-Entfernungsmessers
Pulsentfernungsmessung
Ein Teil des vom Instrument an einem Ende der Messleitung ausgesendeten Lichtimpulses gelangt als Referenzimpuls direkt aus dem Inneren des Instruments in das empfangende optoelektronische Gerät. Nachdem die verbleibenden ausgesendeten Lichtimpulse vom Reflektor am anderen Ende der Messleitung zurückreflektiert wurden, gelangen sie ebenfalls in das empfangende optoelektronische Gerät. Durch Messen der Zeit t zwischen dem Referenzimpuls und dem reflektierten Impuls kann die Entfernung D aus der folgenden Gleichung berechnet werden, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. In der Satellitengeodäsie verwenden Laser-Entfernungsmesser zur Messung des Mondes und künstlicher Satelliten alle die Methode der Impulsentfernungsmessung.
Phasenbereichsmethode
Die durch Hochfrequenzstrom modulierte Lichtwelle oder Mikrowelle wird von einem Ende der Messleitung ausgesendet und vom anderen Ende zurückgesendet. Die Phasendifferenz zwischen der gesendeten Welle und dem Echo wird mit einem Phasendetektor gemessen. Wenn die Modulationsfrequenz f ist, beträgt die Zeit, die elektromagnetische Wellen für die Hin- und Rückbewegung benötigen: wobei n ist
Die gesamte Wochenzahl in der Zeit t. Setzen Sie t in die Formel der Pulsentfernungsmethode in der obigen Spalte ein, und die Entfernung D wird wie folgt ermittelt. In der Formel ist λ die Länge des Lineals mit der bekannten Modulationswellenlänge, die der gemessenen Entfernung entspricht, N entspricht der gesamten Länge des Messbereichs, wobei das Ende weniger als eine Messlänge beträgt.
Um die Gesamtlänge n zu bestimmen, werden üblicherweise die Methode mit variabler Frequenz und die Methode mit mehrstufiger Festfrequenz verwendet. Bei ersterer wird die Modulationsfrequenz des Entfernungsmessers innerhalb eines bestimmten Bereichs kontinuierlich geändert, was einer kontinuierlichen Änderung der Länge des Messlineals entspricht, sodass die zu messende Entfernung präzise erreicht werden kann. Passen Sie beim Messen der Entfernung die Frequenz schrittweise an, um die Anzahl der Enden, die kleiner als die Gesamtlänge sind, gleich Null zu machen. Basierend auf der Anzahl der Vorkommen von Null und dem entsprechenden Frequenzwert kann die Gesamtzahl der Messskalen n Grad bestimmt werden. Bei Verwendung der Methode mit mehrstufiger Festfrequenz entspricht dies der Verwendung mehrerer Messskalen unterschiedlicher Länge zum Messen derselben Entfernung. Basierend auf der bei unterschiedlichen Frequenzen gemessenen Phasendifferenz kann der gesamte Zyklus n gelöst werden, um die Entfernung D zu ermitteln.
Neben der Verwendung eines Phasendetektors zur Messung kann die Phasendifferenz auch mithilfe einer Methode mit variablem optischen Pfad gemessen werden. Dabei wird das optische System im Instrument verwendet, um den optischen Pfad des empfangenen Signals zu ändern, wodurch das Signal für einen bestimmten Zeitraum verzögert wird. Wenn das elektronische Instrument anzeigt, dass die Phase des gesendeten Signals mit der des empfangenen Signals übereinstimmt, wird die Endnummer direkt auf dem Lineal abgelesen. Darüber hinaus kann eine Verzögerungsschaltung verwendet werden, um die Phase des empfangenen Signals zu ändern, wodurch die Teilung auf dem Controller angepasst und die Endnummer abgelesen wird.
