Egy cikk megmutatja a lézertartományt
2023-02-13
A MAIMS Consulting szerint röviddel azután, hogy a világ első Ruby Laser 1960 -ban megjelent, a lézeres technológia, amelynek fő célpontja született. A lézertartományt * * a katonaságban már régóta használják, majd erős interferenciaellenes képességével és nagy pontosságával sok területen óriási szerepet játszott, mint például a repülőgép-felmérés és a térképezés, a szélenergia-ipar, az intelligens szállítás, az ipari gyártás és így tovább.
Az ipari automatizálás és a gépi látás gyors fejlesztésével a lézertartomány nagyon fontos, nem érintkezési detektálási módszernek bizonyult számos alkalmazásban, például a detektálás, a mérés és a vezérlés esetén. Ugyanakkor a lézertartomány, mint a csúcskategóriás technológiák, például a lézersebesség-mérés, a lézerkövetés, a lézer háromdimenziós képalkotó és a lézerradar (LIDAR) előfeltételeként egyre nagyobb figyelmet kap. A Mimes Consulting számos jelenlegi mainstream lézer -módszer bevezetésére és megvitatására összpontosít.
1. lézer -tartományú módszer osztályozása
Az alapelv szerint a lézertartomány-módszerek két kategóriába sorolhatók: a repülés ideje (TOF) és a tér geometria módszere, amint az az 1. ábrán látható. Közülük a repülési idő módszere a közvetlen TOF módszert (impulzus típust) és a közvetett TOF módszert (fázis típusa); A térbeli geometriai módszerek elsősorban a háromszögelést és az interferometriát tartalmazzák.
Az impulzus lézer -tartomány egy olyan módszer, amelyet a lézeres technológiát * * * hosszú ideig a felmérés és a feltérképezés területén használnak. Megszerzi a cél távolságának információkat azáltal, hogy közvetlenül megméri a kibocsátott fény és a vett fényimulzus közötti időintervallumot, amint azt a 2. ábra mutatja. A mért távolság kifejezhető:
Ahol D a mért távolság, C a fény terjedésének sebessége a levegőben, és ∆ T a lézernyaláb oda-vissza időpontja a kibocsátástól a recepcióig.
Az impulzus lézernek kicsi emissziós szöge van, viszonylag koncentrált energiával rendelkezik a térben és a nagy pillanatnyi teljesítmény. Ezek a jellemzők felhasználhatók különféle, közepes távolságú lézer-távolságok, lézer radarok stb. Készítésére. Az impulzus lézer-tartomány módszere azonban a vételi és a fogadó impulzusok közötti időt egy nagyfrekvenciás órás meghajtón keresztül számolja meg, ami a számláló óra ciklusának sokkal rövidebbnek kell lennie, mint a küldési impulzus és a fogadó impulzus között, hogy biztosítsák a megfelelő pontosságot.
Jelenleg az impulzusos lézertartományt széles körben használják a távolsági és alacsony pontosságú felmérésekben, például topográfiai és geomorfológiai felmérésekben, geológiai feltárásban, mérnöki építési felmérések, repülőgép-magassági felmérések, műholdas korrelációs tartomány, az égi testek közötti távolságmérés stb.
3. fázisú lézertartomány - Indirekt TOF módszer
A fázisú lézer -tartomány a rádió sáv frekvenciáját használja a lézernyaláb amplitúdójának modulálására, és megméri a modulációs fény által generált fázis késleltetést egy oda -vissza utazáshoz, majd konvertálja a fázis késleltetés által ábrázolt távolságot a modulációs fény hullámhosszának. Ez a módszer közvetetten méri az időt a fáziskülönbség mérésével, tehát közvetett TOF módszernek is nevezik.
Amint az a 4. ábrán látható, ha feltételezzük, hogy a modulált frekvencia F, a modulált λ = c/ f, c modulált hullámforma a fénysebesség, és a modulált fényhullám jel mért fáziseltolódása ∆ φ kezetes, majd a lézer oda-vissza időtartama a mérési pont és a cél között kiszámítható ∆ t = ∆ φ/ 2 π f, tehát a D-távolság:
Ha azonban a D cél távolság növekszik, a fáziskésés értéke meghaladhatja a szinuszos modulált fényhullám egy periódusát, nevezetesen ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n és ∆ n a ciklus integrált és frakcionált részei, tehát a m mért távolság:
Ahol l = c/ 2f = λ/ 2 -et a mérő vonalzó hosszának nevezzük, és a fázistartomány hosszát λ/ a D távolságot 2 -es vonalzóval mérhetjük. A távolság az N és ∆ N meghatározásával érhető el. A ∆ N frakcionált rész megmérhető, de n nem egy rögzített érték, amely több megoldás problémáját okozza. A probléma megoldásához ugyanazt a távolságot kell mérni több frekvenciájú modulált fényhullám jelekkel, amelyeket a fázistartományban uralkodó frekvenciának is neveznek. Ha a mért távolság kevesebb, mint az uralkodó hossza, n = 0, akkor a megoldási érték * * *. Ha a fázismérés pontosságát rögzítik, annál alacsonyabb a mérőorvos frekvenciája, annál nagyobb a tartományhiba, amely nagy pontosságú tartományban nem engedélyezett. Éppen ellenkezőleg, minél magasabb a kiválasztott vonalzó gyakorisága, annál nagyobb a mérési pontosság, de az N érték ebben az időben nagyobb lesz, mint 1, és több megoldás problémája van. Ennek az ellentmondásnak a megoldásához a gyakorlati alkalmazásokban általában válasszon egy olyan vonalzót, amely meghatározza a műszer tartományának pontosságát és számos kiegészítő uralkodót, amelyek meghatározzák a tartományt, amelyet finom mérő vonalzónak és durva mérő vonalzónak neveznek, és kombinálják a kettőt a magas pontosságú mérés megszerzéséhez.
A fázis lézertartományának mérési pontossága elérheti a (sub) milliméter szintet, és a mérési tartomány a decimétől a kilométerig terjed, így széles körben használják rövid és közepes tartományban.
4. Több hullámhosszú interferencia lézertartomány
Az interferometrikus tartomány az egyik klasszikus precíziós módszer. A fény interferencia -elve szerint két, rögzített fáziskülönbséggel rendelkező fénysort, és ugyanolyan frekvenciával, ugyanazzal a rezgési irányral vagy a rezgési irány közötti kis szögben átfedésben vannak egymással, ami interferencia jelenséget eredményez.
Amint az a 6. ábrán látható, a leggyakrabban használt Michelson interferométer vázlatos diagramja látható. A lézer által kibocsátott lézert az S1 visszavert fényre osztják, és az S2 fényt a spektroszkópon keresztül továbbítják. A két gerendát visszatükrözi az M1 rögzített tükör, illetve a mozgatható M2 tükör, és a kettő a spektroszkópnál konvergál, hogy koherens gerendát képezzen. Akkor a kombinált sugár intenzitása I:
Ha a D = m λ távolság (m egész szám), a kombinált sugárzási amplitúdó * *, fényintenzitás * *, fényes csíkokat képez; Ha d = (2m+1) λ/ 2 órakor, akkor a két fénysugarat fázisa ellentétes, a két gerenda amplitúdója egymást törli, és a fényintenzitás * * * kicsi, sötét csíkokat képez. Ezen alapelv szerint az interferometrikus lézertartomány az, hogy a fotoelektromos detektoroktól a fény- és sötét interferencia -rojtokat elektromos jelekké alakítsák, amelyeket a fotoelektromos számlálók számolnak, hogy megvalósítsák a távolság és az elmozdulás mérését.
Az λ lézer hullámhossza miatt az interferometrikus lézer -tartomány felbontása elérheti az NM -t, és a pontosság nagyon magas. A fent említett hagyományos lézer -interferometrikus technológia azonban csak a relatív elmozdulást méri, és nem tudja megszerezni a cél távolságinformációit. Ugyanakkor a folyamatos mérés pontosságának biztosítása érdekében a célnak egy rögzített vezető sín mentén kell mozognia, és az optikai út nem szakadhat meg. Ezenkívül az interferencia elv szerint a mérési technológia csak a 0–2 π tartományban kaphatja meg a fázisértéket, és figyelembe véve a lézer oda-vissza távolságot, ez csak λ/ mérés mérésével egyenértékű, ha a távolság a 2-es tartományon belüli távolság, a nagyobb tartományban megmérendő távolság bizonytalan lesz, mivel a fázis 2 π többszöröse nem meghatározható. Ezt a λ/ 2 -t általában a lézer * * távolságmérés egyértelmű tartományának nevezik. Alábbiak szerint:
Ahol D a mért távolság, az M és ε a mért távolságba tartozó interferencia -birodalom egész és tizedes sorrendje. A tizedes sorrendet méréssel lehet elérni, míg az M határozatlan érték.
Ennek az ellentmondásnak a megoldása érdekében a több hullámhosszú interferencia módszerét általában alkalmazzák, hogy megfeleljenek a nem egy ambigititási tartomány nagy felbontásának és bővülésének követelményeinek. A több hullámhosszú interferometria alapelve a tizedes többszörös módszer alkalmazása és rajta a szintetikus hullámhossz fogalmának fejlesztése.
A több hullámhosszú interferometrikus tartomány (MWI) a Wyant és Polhemus amerikai tudósok által az 1970-es évek elején végzett kettős hullámhosszú interferencia kísérletével kezdődött. Ez a módszer két lézert használ, különböző hullámhosszúságú λ 1 、 λ 2 Az ismeretlen távolság interferencia -mérését egyszerre, és a fenti képlet D -távolságába hozza:
A két egyenlet megoldásához vannak:
Ahol a szintetikus ekvivalens hullámhossz, az MS és az ε S λ S interferencia -bordó egész szám és tizedes sorrend.
Ha a kompozit hullámhosszot a tartományhullámhossznak tekintik, akkor az ismeretlen távolságnak megfelelő fázisinformációk az eredeti két hullámhossz közötti különbség, így az ismeretlen távolság megoldható. A távolságmérés nem egyértelműségi tartománya a szintetikus hullámhossz felére terjed ki. A képletből a szintetikus hullámhossznak nagyobbnak kell lennie, mint λ 1 és λ 2。
Ugyanígy, a mérési tartomány és a pontosság megfontolása érdekében, a módszer tovább fejleszthető a több uralkodó gondolatával. A több hullámhosszú lézer felhasználható a távolság mérésére egyidejűleg a különböző skálák többszintű kompozit hullámhosszainak előállításához. A * * * * * mérési tartomány eléréséhez a * * * hosszú szintetikus hullámhosszát használják, és a kapott távolságmérési eredményt a rövidebb szintetikus hullámhossz távolság -referenciaértékeként használjuk, hogy megoldjuk a szintetikus hullámhossz szintjének mérési eredményét, hogy a tartomány mérését nagy tartományban és nagy pontossággal valósítsuk meg a * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * pontosságának felhasználásával.
Ez a módszer azonban több lézerhullámot igényel, ami azt jelenti, hogy több lézerforrásra van szükség. Tekintettel arra, hogy minden lézerforrásnak szüksége van saját lézerfrekvencia-stabilizáló eszközére, és a több lézernek nagy pontosságú optikai sugárkombinációra van szüksége, a teljes lézer * * távolságmérési rendszer szerkezete viszonylag összetett, és a rendszer megbízhatóságát és pontosságát bizonyos mértékig elkerülhetetlenül befolyásolja.
5. FM CW lézertartomány
A frekvencia modulált folyamatos hullám (FMCW) lézertartomány egy másik interferometrikus módszer, amely megvalósíthatja a * * * mérést. Egyesíti az optikai interferometria és a rádióradar technológia előnyeit. Az FMCW mérés alapelve az interferometria megvalósítása a lézersugár frekvenciájának modulálásával. Általában azt a lézert, amelynek kimeneti lézersugár -frekvenciáját az idővel változik, fényforrásként használják, és a Michelson interferométert használják alapvető interferometrikus optikai útként. A frekvenciakülönbség -információt a referenciafény és a mérési fény különböző optikai útjának megfelelően állítják elő. A két gerenda távolságinformációit a jel és a feldolgozás kinyerése után lehet megszerezni, és a * * távolság mérése megvalósítható.
Vegyük példaként a Sawtooth modulációt. Ez egy szinuszjel, amelynek frekvenciája lineárisan változik az idővel fűrészfűrész alakú. A mért fény pillanatnyi frekvenciája és a referencia fény idővel változik, amint azt a 7. ábra mutatja.
Állítsa be a referenciafény frekvenciáját FT -ként, a mérési fény frekvenciáját FR -ként, a modulációs sávszélességet ∆ F -ként, a modulációs periódus t és a D -ként. A mérési fénynek a referencia fényhez viszonyítva a különböző átviteli útvonalak miatt, ahol az ft periodikusan változik az F0 és az FM között, a Sawtooth -hullámhoz, az FT kifejezésével, az FT kifejezésével:
Akkor a generált ütem jel öt:
Tehát a mért távolság:
A frekvencia modulált folyamatos hullám lézertartománya lézert vesz igénybe, mint hordozó, és az összes környezeti interferencia csak a mért jel fényintenzitását befolyásolja, de a frekvenciainformációkat nem. Ezért nagy pontosságot és erős képességet kaphat a környezeti fény interferenciájának ellenállására, és a pontosság elérheti a mikron szintjét. Jelenleg egy nagy méretű és nagy pontosságú mérési alkalmazások kutatási hotspotja. Ez a mérési módszer azonban nagy stabilitást és linearitást igényel a lézersugár frekvenciájának, ami a rendszer megvalósulását bonyolultabbá teszi, és a mérési tartományt a T periódus korlátozza.
6. háromszög alakú lézertartomány
A háromszög alakú lézertartomány azt jelenti, hogy a fényforrás, a mért tárgyfelület és a fényfogadó rendszer háromszög alakú optikai utat alkot. A lézerforrás által kibocsátott fényt a kollimáló lencse fókuszálja, majd a mért tárgy felületén bekövetkezik. A fényfogadó rendszer megkapja a szétszórt fényt a beeső pontból, és a fotoelektromos detektor érzékeny felületén ábrázolja. Ez egy mérési módszer a mért objektum felületének mozgó távolságának mérésére a képalkotó felületen lévő fénypont elmozdulásával.
A beeső lézernyaláb és a mért objektum felületének normál vonala közötti szögviszony szerint általában kétféle módszer létezik: ferde és közvetlen, amint az a 8. ábrán látható. Általában a közvetlen lézerháromszögelési módszer egyszerűbb a geometriai algoritmusban, mint a ferde lézerháromszögelési módszer, és a hiba viszonylag kicsi, és a hangerőt úgy lehet megtervezni, hogy kompakt és kompakt. Az iparban gyakran alkalmazzák a közvetlen lézeres módszert.
Összehasonlítva a fázis lézertartományával és a frekvenciamodulált folyamatos hullámos lézerrel, a háromszögelési lézertartománynak számos előnye van, mint például az egyszerű szerkezet, a gyors tesztelési sebesség, a rugalmas és kényelmes felhasználás, az alacsony költségek stb. A háromszögelés lézerének pontossága fokozatosan romlik a távolság növekedésével, és mivel a lézeres háromszögelési rendszerben a fotoelektromos detektor kapja a szétszóródott fényt, és ezt A beltéri szoros munka érdekében nem alkalmas kültéri vagy beltéri erős háttérben történő munkára. Ezért a háromszögelési lézer -tartomány alkalmazási tartománya elsősorban kis elmozdulási mérés, amelyet széles körben használnak az objektumfelszíni kontúr, szélesség, vastagság és egyéb mennyiségek mérésében, például a testmodell felületének kialakításában, a lézervágás, a robot stb.
Az ipari automatizálás és a gépi látás gyors fejlesztésével a lézertartomány nagyon fontos, nem érintkezési detektálási módszernek bizonyult számos alkalmazásban, például a detektálás, a mérés és a vezérlés esetén. Ugyanakkor a lézertartomány, mint a csúcskategóriás technológiák, például a lézersebesség-mérés, a lézerkövetés, a lézer háromdimenziós képalkotó és a lézerradar (LIDAR) előfeltételeként egyre nagyobb figyelmet kap. A Mimes Consulting számos jelenlegi mainstream lézer -módszer bevezetésére és megvitatására összpontosít.
1. lézer -tartományú módszer osztályozása
Az alapelv szerint a lézertartomány-módszerek két kategóriába sorolhatók: a repülés ideje (TOF) és a tér geometria módszere, amint az az 1. ábrán látható. Közülük a repülési idő módszere a közvetlen TOF módszert (impulzus típust) és a közvetett TOF módszert (fázis típusa); A térbeli geometriai módszerek elsősorban a háromszögelést és az interferometriát tartalmazzák.
2. impulzus lézer - közvetlen TOF módszer
Az impulzus lézer -tartomány egy olyan módszer, amelyet a lézeres technológiát * * * hosszú ideig a felmérés és a feltérképezés területén használnak. Megszerzi a cél távolságának információkat azáltal, hogy közvetlenül megméri a kibocsátott fény és a vett fényimulzus közötti időintervallumot, amint azt a 2. ábra mutatja. A mért távolság kifejezhető:
Ahol D a mért távolság, C a fény terjedésének sebessége a levegőben, és ∆ T a lézernyaláb oda-vissza időpontja a kibocsátástól a recepcióig.
Az impulzus lézernek kicsi emissziós szöge van, viszonylag koncentrált energiával rendelkezik a térben és a nagy pillanatnyi teljesítmény. Ezek a jellemzők felhasználhatók különféle, közepes távolságú lézer-távolságok, lézer radarok stb. Készítésére. Az impulzus lézer-tartomány módszere azonban a vételi és a fogadó impulzusok közötti időt egy nagyfrekvenciás órás meghajtón keresztül számolja meg, ami a számláló óra ciklusának sokkal rövidebbnek kell lennie, mint a küldési impulzus és a fogadó impulzus között, hogy biztosítsák a megfelelő pontosságot.
Jelenleg az impulzusos lézertartományt széles körben használják a távolsági és alacsony pontosságú felmérésekben, például topográfiai és geomorfológiai felmérésekben, geológiai feltárásban, mérnöki építési felmérések, repülőgép-magassági felmérések, műholdas korrelációs tartomány, az égi testek közötti távolságmérés stb.
3. fázisú lézertartomány - Indirekt TOF módszer
A fázisú lézer -tartomány a rádió sáv frekvenciáját használja a lézernyaláb amplitúdójának modulálására, és megméri a modulációs fény által generált fázis késleltetést egy oda -vissza utazáshoz, majd konvertálja a fázis késleltetés által ábrázolt távolságot a modulációs fény hullámhosszának. Ez a módszer közvetetten méri az időt a fáziskülönbség mérésével, tehát közvetett TOF módszernek is nevezik.
Amint az a 4. ábrán látható, ha feltételezzük, hogy a modulált frekvencia F, a modulált λ = c/ f, c modulált hullámforma a fénysebesség, és a modulált fényhullám jel mért fáziseltolódása ∆ φ kezetes, majd a lézer oda-vissza időtartama a mérési pont és a cél között kiszámítható ∆ t = ∆ φ/ 2 π f, tehát a D-távolság:
Ha azonban a D cél távolság növekszik, a fáziskésés értéke meghaladhatja a szinuszos modulált fényhullám egy periódusát, nevezetesen ∆ φ = 2 π (n+∆ n), n és ∆ n a ciklus integrált és frakcionált részei, tehát a m mért távolság:
Ahol l = c/ 2f = λ/ 2 -et a mérő vonalzó hosszának nevezzük, és a fázistartomány hosszát λ/ a D távolságot 2 -es vonalzóval mérhetjük. A távolság az N és ∆ N meghatározásával érhető el. A ∆ N frakcionált rész megmérhető, de n nem egy rögzített érték, amely több megoldás problémáját okozza. A probléma megoldásához ugyanazt a távolságot kell mérni több frekvenciájú modulált fényhullám jelekkel, amelyeket a fázistartományban uralkodó frekvenciának is neveznek. Ha a mért távolság kevesebb, mint az uralkodó hossza, n = 0, akkor a megoldási érték * * *. Ha a fázismérés pontosságát rögzítik, annál alacsonyabb a mérőorvos frekvenciája, annál nagyobb a tartományhiba, amely nagy pontosságú tartományban nem engedélyezett. Éppen ellenkezőleg, minél magasabb a kiválasztott vonalzó gyakorisága, annál nagyobb a mérési pontosság, de az N érték ebben az időben nagyobb lesz, mint 1, és több megoldás problémája van. Ennek az ellentmondásnak a megoldásához a gyakorlati alkalmazásokban általában válasszon egy olyan vonalzót, amely meghatározza a műszer tartományának pontosságát és számos kiegészítő uralkodót, amelyek meghatározzák a tartományt, amelyet finom mérő vonalzónak és durva mérő vonalzónak neveznek, és kombinálják a kettőt a magas pontosságú mérés megszerzéséhez.
A fázis lézertartományának mérési pontossága elérheti a (sub) milliméter szintet, és a mérési tartomány a decimétől a kilométerig terjed, így széles körben használják rövid és közepes tartományban.
4. Több hullámhosszú interferencia lézertartomány
Az interferometrikus tartomány az egyik klasszikus precíziós módszer. A fény interferencia -elve szerint két, rögzített fáziskülönbséggel rendelkező fénysort, és ugyanolyan frekvenciával, ugyanazzal a rezgési irányral vagy a rezgési irány közötti kis szögben átfedésben vannak egymással, ami interferencia jelenséget eredményez.
Amint az a 6. ábrán látható, a leggyakrabban használt Michelson interferométer vázlatos diagramja látható. A lézer által kibocsátott lézert az S1 visszavert fényre osztják, és az S2 fényt a spektroszkópon keresztül továbbítják. A két gerendát visszatükrözi az M1 rögzített tükör, illetve a mozgatható M2 tükör, és a kettő a spektroszkópnál konvergál, hogy koherens gerendát képezzen. Akkor a kombinált sugár intenzitása I:
Ha a D = m λ távolság (m egész szám), a kombinált sugárzási amplitúdó * *, fényintenzitás * *, fényes csíkokat képez; Ha d = (2m+1) λ/ 2 órakor, akkor a két fénysugarat fázisa ellentétes, a két gerenda amplitúdója egymást törli, és a fényintenzitás * * * kicsi, sötét csíkokat képez. Ezen alapelv szerint az interferometrikus lézertartomány az, hogy a fotoelektromos detektoroktól a fény- és sötét interferencia -rojtokat elektromos jelekké alakítsák, amelyeket a fotoelektromos számlálók számolnak, hogy megvalósítsák a távolság és az elmozdulás mérését.
Az λ lézer hullámhossza miatt az interferometrikus lézer -tartomány felbontása elérheti az NM -t, és a pontosság nagyon magas. A fent említett hagyományos lézer -interferometrikus technológia azonban csak a relatív elmozdulást méri, és nem tudja megszerezni a cél távolságinformációit. Ugyanakkor a folyamatos mérés pontosságának biztosítása érdekében a célnak egy rögzített vezető sín mentén kell mozognia, és az optikai út nem szakadhat meg. Ezenkívül az interferencia elv szerint a mérési technológia csak a 0–2 π tartományban kaphatja meg a fázisértéket, és figyelembe véve a lézer oda-vissza távolságot, ez csak λ/ mérés mérésével egyenértékű, ha a távolság a 2-es tartományon belüli távolság, a nagyobb tartományban megmérendő távolság bizonytalan lesz, mivel a fázis 2 π többszöröse nem meghatározható. Ezt a λ/ 2 -t általában a lézer * * távolságmérés egyértelmű tartományának nevezik. Alábbiak szerint:
Ahol D a mért távolság, az M és ε a mért távolságba tartozó interferencia -birodalom egész és tizedes sorrendje. A tizedes sorrendet méréssel lehet elérni, míg az M határozatlan érték.
Ennek az ellentmondásnak a megoldása érdekében a több hullámhosszú interferencia módszerét általában alkalmazzák, hogy megfeleljenek a nem egy ambigititási tartomány nagy felbontásának és bővülésének követelményeinek. A több hullámhosszú interferometria alapelve a tizedes többszörös módszer alkalmazása és rajta a szintetikus hullámhossz fogalmának fejlesztése.
A több hullámhosszú interferometrikus tartomány (MWI) a Wyant és Polhemus amerikai tudósok által az 1970-es évek elején végzett kettős hullámhosszú interferencia kísérletével kezdődött. Ez a módszer két lézert használ, különböző hullámhosszúságú λ 1 、 λ 2 Az ismeretlen távolság interferencia -mérését egyszerre, és a fenti képlet D -távolságába hozza:
A két egyenlet megoldásához vannak:
Ahol a szintetikus ekvivalens hullámhossz, az MS és az ε S λ S interferencia -bordó egész szám és tizedes sorrend.
Ha a kompozit hullámhosszot a tartományhullámhossznak tekintik, akkor az ismeretlen távolságnak megfelelő fázisinformációk az eredeti két hullámhossz közötti különbség, így az ismeretlen távolság megoldható. A távolságmérés nem egyértelműségi tartománya a szintetikus hullámhossz felére terjed ki. A képletből a szintetikus hullámhossznak nagyobbnak kell lennie, mint λ 1 és λ 2。
Ugyanígy, a mérési tartomány és a pontosság megfontolása érdekében, a módszer tovább fejleszthető a több uralkodó gondolatával. A több hullámhosszú lézer felhasználható a távolság mérésére egyidejűleg a különböző skálák többszintű kompozit hullámhosszainak előállításához. A * * * * * mérési tartomány eléréséhez a * * * hosszú szintetikus hullámhosszát használják, és a kapott távolságmérési eredményt a rövidebb szintetikus hullámhossz távolság -referenciaértékeként használjuk, hogy megoldjuk a szintetikus hullámhossz szintjének mérési eredményét, hogy a tartomány mérését nagy tartományban és nagy pontossággal valósítsuk meg a * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * pontosságának felhasználásával.
Ez a módszer azonban több lézerhullámot igényel, ami azt jelenti, hogy több lézerforrásra van szükség. Tekintettel arra, hogy minden lézerforrásnak szüksége van saját lézerfrekvencia-stabilizáló eszközére, és a több lézernek nagy pontosságú optikai sugárkombinációra van szüksége, a teljes lézer * * távolságmérési rendszer szerkezete viszonylag összetett, és a rendszer megbízhatóságát és pontosságát bizonyos mértékig elkerülhetetlenül befolyásolja.
5. FM CW lézertartomány
A frekvencia modulált folyamatos hullám (FMCW) lézertartomány egy másik interferometrikus módszer, amely megvalósíthatja a * * * mérést. Egyesíti az optikai interferometria és a rádióradar technológia előnyeit. Az FMCW mérés alapelve az interferometria megvalósítása a lézersugár frekvenciájának modulálásával. Általában azt a lézert, amelynek kimeneti lézersugár -frekvenciáját az idővel változik, fényforrásként használják, és a Michelson interferométert használják alapvető interferometrikus optikai útként. A frekvenciakülönbség -információt a referenciafény és a mérési fény különböző optikai útjának megfelelően állítják elő. A két gerenda távolságinformációit a jel és a feldolgozás kinyerése után lehet megszerezni, és a * * távolság mérése megvalósítható.
Vegyük példaként a Sawtooth modulációt. Ez egy szinuszjel, amelynek frekvenciája lineárisan változik az idővel fűrészfűrész alakú. A mért fény pillanatnyi frekvenciája és a referencia fény idővel változik, amint azt a 7. ábra mutatja.
Állítsa be a referenciafény frekvenciáját FT -ként, a mérési fény frekvenciáját FR -ként, a modulációs sávszélességet ∆ F -ként, a modulációs periódus t és a D -ként. A mérési fénynek a referencia fényhez viszonyítva a különböző átviteli útvonalak miatt, ahol az ft periodikusan változik az F0 és az FM között, a Sawtooth -hullámhoz, az FT kifejezésével, az FT kifejezésével:
Akkor a generált ütem jel öt:
Tehát a mért távolság:
A frekvencia modulált folyamatos hullám lézertartománya lézert vesz igénybe, mint hordozó, és az összes környezeti interferencia csak a mért jel fényintenzitását befolyásolja, de a frekvenciainformációkat nem. Ezért nagy pontosságot és erős képességet kaphat a környezeti fény interferenciájának ellenállására, és a pontosság elérheti a mikron szintjét. Jelenleg egy nagy méretű és nagy pontosságú mérési alkalmazások kutatási hotspotja. Ez a mérési módszer azonban nagy stabilitást és linearitást igényel a lézersugár frekvenciájának, ami a rendszer megvalósulását bonyolultabbá teszi, és a mérési tartományt a T periódus korlátozza.
6. háromszög alakú lézertartomány
A háromszög alakú lézertartomány azt jelenti, hogy a fényforrás, a mért tárgyfelület és a fényfogadó rendszer háromszög alakú optikai utat alkot. A lézerforrás által kibocsátott fényt a kollimáló lencse fókuszálja, majd a mért tárgy felületén bekövetkezik. A fényfogadó rendszer megkapja a szétszórt fényt a beeső pontból, és a fotoelektromos detektor érzékeny felületén ábrázolja. Ez egy mérési módszer a mért objektum felületének mozgó távolságának mérésére a képalkotó felületen lévő fénypont elmozdulásával.
A beeső lézernyaláb és a mért objektum felületének normál vonala közötti szögviszony szerint általában kétféle módszer létezik: ferde és közvetlen, amint az a 8. ábrán látható. Általában a közvetlen lézerháromszögelési módszer egyszerűbb a geometriai algoritmusban, mint a ferde lézerháromszögelési módszer, és a hiba viszonylag kicsi, és a hangerőt úgy lehet megtervezni, hogy kompakt és kompakt. Az iparban gyakran alkalmazzák a közvetlen lézeres módszert.
Összehasonlítva a fázis lézertartományával és a frekvenciamodulált folyamatos hullámos lézerrel, a háromszögelési lézertartománynak számos előnye van, mint például az egyszerű szerkezet, a gyors tesztelési sebesség, a rugalmas és kényelmes felhasználás, az alacsony költségek stb. A háromszögelés lézerének pontossága fokozatosan romlik a távolság növekedésével, és mivel a lézeres háromszögelési rendszerben a fotoelektromos detektor kapja a szétszóródott fényt, és ezt A beltéri szoros munka érdekében nem alkalmas kültéri vagy beltéri erős háttérben történő munkára. Ezért a háromszögelési lézer -tartomány alkalmazási tartománya elsősorban kis elmozdulási mérés, amelyet széles körben használnak az objektumfelszíni kontúr, szélesség, vastagság és egyéb mennyiségek mérésében, például a testmodell felületének kialakításában, a lézervágás, a robot stb.
