Einführung in das Prinzip der Entfernungsmessung von Entfernungsmessern für elektromagnetische Wellen
Es gibt zwei Methoden zur Entfernungsmessung elektromagnetischer Wellen: Impulsmessung und Phasenmessung.
Pulsmessung
Ein Teil des vom Instrument an einem Ende der Messleitung ausgesendeten Lichtimpulses gelangt als Referenzimpuls direkt aus dem Inneren des Instruments in die empfangende optoelektronische Vorrichtung; Der Rest des ausgesendeten Lichtimpulses gelangt ebenfalls in die empfangende optoelektronische Vorrichtung, nachdem er am anderen Ende der Messleitung vom Spiegel reflektiert wurde. Durch Messung der Zeit t zwischen dem Referenzimpuls und dem reflektierten Impuls kann der Abstand D mit der folgenden Formel ermittelt werden: , wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die Laserentfernungsmesser, die in der Satellitengeodäsie zur Vermessung des Mondes und künstlicher Satelliten eingesetzt werden, nutzen alle das Pulsentfernungsverfahren.
Phasenbereich
Die durch Hochfrequenzstrom modulierte Lichtwelle oder Mikrowelle wird von einem Ende der Messleitung ausgesendet und nach der Rückkehr vom anderen Ende wird die Phasendifferenz zwischen der ausgesendeten Welle und dem Echo mit einem Phasendetektor gemessen. Wenn die Modulationsfrequenz f ist, beträgt die Zeit, die die elektromagnetische Welle zum Hin- und Herlaufen benötigt: wobei n ist
Die Anzahl ganzer Wochen in der Zeit t. Setzt man t in die Formel der oben aufgeführten Pulsentfernungsmethode ein, ergibt sich für den Abstand D: Anzahl der vollen Fuß auf dem Messbereich. Eine Mantisse, die weniger als ein Lineal lang ist.
Um die Anzahl n des gesamten Fußes zu bestimmen, werden üblicherweise die Methode mit variabler Frequenz und die Methode mit mehrstufiger fester Frequenz verwendet. Ersteres besteht darin, die Modulationsfrequenz des Entfernungsmessers innerhalb eines bestimmten Bereichs kontinuierlich zu ändern, was einer kontinuierlichen Änderung der Länge des Messlineals entspricht, sodass dieser nur die Energie zum Messen der Entfernung verbrauchen kann. Bei der Entfernungsmessung wird die Frequenz sukzessive so moduliert, dass die Mantisse von weniger als einem vollen Fuß gleich Null ist. Anhand der Häufigkeit des Auftretens von Null und des entsprechenden Häufigkeitswerts kann die Zahl n Grad des gesamten Messlineals bestimmt werden. Bei Verwendung der mehrstufigen Festfrequenzmethode entspricht dies der Verwendung mehrerer Messlineale unterschiedlicher Länge zur Messung desselben Abstands. Entsprechend der bei verschiedenen Frequenzen gemessenen Phasendifferenz kann die ganze Zahl n aufgelöst werden, um den Abstand D zu erhalten.
Zusätzlich zur Messung der Phasendifferenz mit einem Phasendetektor kann auch die Methode des variablen optischen Pfads verwendet werden, d Zeit. Wenn das elektronische Instrument anzeigt, dass die Phase des gesendeten Signals mit der des empfangenen Signals übereinstimmt, lesen Sie die Mantisse direkt auf der Skala ab. Darüber hinaus kann eine Verzögerungsschaltung auch verwendet werden, um die Phase des empfangenen Signals zu ändern, und die Schaltung kann die Teilung am Controller anpassen und die Mantisse lesen.
