相位式光電測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)計值，因此根據(jù)計數(shù)器計取的 就可以計算測距信號 和參考信號 之間的相位差尾數(shù) 。而由 和測尺長度 /2可以算出所測距離，因此每個時標(biāo)脈沖就代表一定的距離值。例如設(shè) =15MHz， =6kHz測尺長為 /2=10m，則
即表示相應(yīng)于10m的距離有2500個時標(biāo)脈沖，因此每個時標(biāo)脈沖代表4mm。根據(jù)計數(shù)器所計的時標(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。
為了減少測量過程中大氣抖動和電路噪音等偶然誤差的影響，以提高測距精度，要求在測相電路中取幾百次到幾千次的相位測量的平均值作為測相的結(jié)果。為此在 門后面加第二個電子門 （見圖4-14）， 門由一個方波電壓 控制相位測量的持續(xù)時間 。即在 時間內(nèi)，由 門輸出的測相時標(biāo)脈沖可以全部通過 門（輸出為 ），進入計數(shù)器，在 時間內(nèi)的測相次數(shù)為
由 門輸出的總測相脈沖數(shù)為 而
從上式可以看出，儀器設(shè)計時恰當(dāng)?shù)剡x定 與 之值，則根據(jù)計數(shù)器測得的時標(biāo)總脈沖個數(shù) 就可以得到相位差 ，由 算得距離，因此計數(shù)器所計的總脈沖數(shù) 可以直接與所測距離相對應(yīng)，最后在顯示器中顯示出距離值。
在相位式測距儀中，還設(shè)置了內(nèi)光路（見圖4-16）。設(shè)測距信號先后經(jīng)內(nèi)光路和外光路行程所遲后的相位差各為 和 ，則內(nèi)、外光路測距信號 和 在相位器中分別與參考信號 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，是隨機相移。測距時，交替使用內(nèi)、外光路進行測相，在交替過程的短時間內(nèi)，可以認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，從而保證了測距的精度。
由以上所介紹的相位式光電測距儀的工作原理可以看出，當(dāng)進行一次測距時，既有精測尺和粗測尺頻率的變換，又有每個測尺頻率工作時的內(nèi)、外光路的轉(zhuǎn)換，此外在自動數(shù)字測相中，還有計數(shù)器清零、測相、運算銜接、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)的伺服機構(gòu)，以實現(xiàn)測距的自動化。
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