Einführung in das Entfernungsmessungsprinzip eines fotoelektrischen Entfernungsmessers
Das fotoelektrische Entfernungsmessgerät kann in eine Impulsentfernungsmethode zur direkten Zeitmessung und eine Phasenentfernungsmethode zur indirekten Zeitmessung basierend auf der Methode zur Zeitmessung t unterteilt werden. Hochpräzise Entfernungsmesser verwenden im Allgemeinen den Phasentyp.
Das Entfernungsmessungsprinzip eines photoelektrischen Phasenentfernungsmessers besteht darin, dass das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht durch einen Modulator geht und zu moduliertem Licht mit unterschiedlicher Intensität von Hochfrequenzsignalen wird. Berechnen Sie die Entfernung, indem Sie die Phasendifferenz (phi) des modulierten Lichts messen, das sich über die gemessene Entfernung hin und her ausbreitet.
Die Distanzmessung mit der Phasenmethode entspricht der Verwendung eines „Lichtlineals“ anstelle eines Stahllineals zur Distanzmessung, wobei λ/2 die Länge des Lichtlineals ist.
Bei einem Phasen-Entfernungsmesser kann der Phasenmesser nur die Endzahl Δ N der Phasendifferenz messen, nicht aber die gesamte Zykluszahl N. Daher kann er keine größeren Entfernungen messen als das optische Lineal. Um den Messbereich zu erweitern, sollte ein längeres Lineal gewählt werden. Um den Widerspruch zwischen der Erweiterung des Messbereichs und der Gewährleistung der Genauigkeit aufzulösen, werden bei Entfernungsmessern für kurze Entfernungen im Allgemeinen zwei Modulationsfrequenzen, nämlich zwei Arten von optischen Linealen, verwendet. Beispielsweise wird ein langes Lineal (Groblineal genannt) f1=150kHz, λ1/2=1 000m verwendet, um den Messbereich zu erweitern und Hunderter, Zehner und Meter zu messen; ein kurzes leichtes Lineal (Präzisionslineal genannt) f2=15MHz, λ2/2=10m wird verwendet, um die Genauigkeit zu gewährleisten und Meter, Dezimeter, Zentimeter und Millimeter zu messen.
Der Entfernungsfehler eines fotoelektrischen Entfernungsmessers teilt sich in zwei Teile auf:
(1) Proportionalfehler: ein Fehler, der proportional zur Länge der gemessenen Distanz ist und hauptsächlich durch Frequenzfehler, atmosphärische Brechungsindexfehler und Messfehler der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum verursacht wird, was zu Fehlern in den Entfernungsmessergebnissen führt. Der Einfluss des Messfehlers der Lichtgeschwindigkeit auf den Entfernungswert kann vernachlässigt werden.
(2) Fester Fehler: Der inhärente Fehler eines Instruments, unabhängig von der Länge der gemessenen Distanz, einschließlich Kalibrierungsfehler des Nullpunktfehlers, Ausrichtungsfehler zwischen Instrument und Reflektor, Phasenmessfehler, Amplituden- und Phasenfehler, Phasenungleichmäßigkeitsfehler der Leuchtröhre und periodischer Fehler. Der periodische Fehler kommt hauptsächlich von der gleichfrequenten Interferenz des internen fotoelektrischen Signals des Instruments, und die Größe des Fehlers wiederholt sich in Zyklen der Länge des Präzisionsmesslineals.
