相位式光電測(cè)距儀各主要部件的工作原理
發(fā)布日期：2014-07-08
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由于 和 均為儀器設(shè)計(jì)值，因此根據(jù)計(jì)數(shù)器計(jì)取的 就可以計(jì)算測(cè)距信號(hào) 和參考信號(hào) 之間的相位差尾數(shù) 。而由 和測(cè)尺長(zhǎng)度 /2可以算出所測(cè)距離，因此每個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖就代表一定的距離值。例如設(shè) =15MHz， =6kHz測(cè)尺長(zhǎng)為 /2=10m，則
即表示相應(yīng)于10m的距離有2500個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖，因此每個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖代表4mm。根據(jù)計(jì)數(shù)器所計(jì)的時(shí)標(biāo)脈沖數(shù)，經(jīng)過換算，就可以在顯示器上顯示出距離的數(shù)值。
為了減少測(cè)量過程中大氣抖動(dòng)和電路噪音等偶然誤差的影響，以提高測(cè)距精度，要求在測(cè)相電路中取幾百次到幾千次的相位測(cè)量的平均值作為測(cè)相的結(jié)果。為此在 門后面加第二個(gè)電子門 （見圖4-14）， 門由一個(gè)方波電壓 控制相位測(cè)量的持續(xù)時(shí)間 。即在 時(shí)間內(nèi)，由 門輸出的測(cè)相時(shí)標(biāo)脈沖可以全部通過 門（輸出為 ），進(jìn)入計(jì)數(shù)器，在 時(shí)間內(nèi)的測(cè)相次數(shù)為
由 門輸出的總測(cè)相脈沖數(shù)為 而
從上式可以看出，儀器設(shè)計(jì)時(shí)恰當(dāng)?shù)剡x定 與 之值，則根據(jù)計(jì)數(shù)器測(cè)得的時(shí)標(biāo)總脈沖個(gè)數(shù) 就可以得到相位差 ，由 算得距離，因此計(jì)數(shù)器所計(jì)的總脈沖數(shù) 可以直接與所測(cè)距離相對(duì)應(yīng)，最后在顯示器中顯示出距離值。
在相位式測(cè)距儀中，還設(shè)置了內(nèi)光路（見圖4-16）。設(shè)測(cè)距信號(hào)先后經(jīng)內(nèi)光路和外光路行程所遲后的相位差各為 和 ，則內(nèi)、外光路測(cè)距信號(hào) 和 在相位器中分別與參考信號(hào) 的比相結(jié)果為
上式中， 是儀器內(nèi)部電子路線在傳送信號(hào)過程中產(chǎn)生的附加相移。 隨儀器工作狀態(tài)而變化，是隨機(jī)相移。測(cè)距時(shí)，交替使用內(nèi)、外光路進(jìn)行測(cè)相，在交替過程的短時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為附加相移沒有變化，于是取內(nèi)、外光路比相結(jié)果的差值作為測(cè)量結(jié)果，即
不難看出，以上結(jié)果 已經(jīng)消除了附加相移不穩(wěn)定的影響，從而保證了測(cè)距的精度。
由以上所介紹的相位式光電測(cè)距儀的工作原理可以看出，當(dāng)進(jìn)行一次測(cè)距時(shí)，既有精測(cè)尺和粗測(cè)尺頻率的變換，又有每個(gè)測(cè)尺頻率工作時(shí)的內(nèi)、外光路的轉(zhuǎn)換，此外在自動(dòng)數(shù)字測(cè)相中，還有計(jì)數(shù)器清零、測(cè)相、運(yùn)算銜接、顯示等步驟，以上有關(guān)的這些電路單元必須正確地按一定的程序有條不紊地進(jìn)行工作。因此在儀器中還必須設(shè)置邏輯控制電路及相應(yīng)的伺服機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)距的自動(dòng)化。
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