Какие алгоритмы измерения расстояния используются в лазерных рулетках Опции

[sergey sva]

Что то меня заинтересовала тема измерения расстояния лазером. Купил несколько рулеток немного их изучил поменял лазерные диоды на диоды из указок. Рулетка работает и с такими диодами.Частота зондирующего сигнала 10мгц. Схем в интернете не нашел, но судя по печатке схема стандартная смеситель и два фапч 200мгц. Частота 10мгц и у 40м рулетки и у 80м. Собственно вопрос в теме, какие алгоритмы используются в лазерных рулетках?

[r_dot]

... Собственно вопрос в теме, какие алгоритмы используются в лазерных рулетках?

Для этого есть поисковики.
Википедия

[Grizzzly]

Википедия

И Хабр.

[sergey sva]

Это прочитал давно, там не подробно описано. В общих чертах описано. Хотелось бы более детально, может кому приходилось разрабатывать такие устройства. К примеру как используя частоту 10мгц померить 40м с точностью 2мм? Импульсным методом не получиться точность будет 0.5-1м остается фазовый или еще какой то. Никаких сверх естественных характеристик в приемном и передающем тракте рулетки нет, работает даже с обычными диодами из указок. Только фотодиод с светофильтром и напряжением смещения 400в.
Фазовый макет дальномера собрал работает, но что бы увеличить расстояние сделал несколько частот которые переключаю проблема в следующем когда измеряю например расстояние 5м (30мгц) то на один отсчет получается 0.5мм. Когда переключаю на частоту 3мгц то на один отсчет получается 5мм. Сложность в получении разрешения 0.5мм на расстоянии больше 5м. Сейчас возникла такая мысль: если на смеситель подавать несколько частот (переключением) поочередно с смещением по фазе. Например одно измерение при частоте 30мгц следующее измерение 30мгц с смещением, следующее 7.5мгц эти сигналы будут цикличные но будут смещаться чем дальше расстояние но это только в мыслях.
Но рулетка измеряет доли миллиметра на расстоянии 40м без переключения частоты, как )

[sigmaN]

Я может быть не очень понимаю всю проблему, но по-моему, всё дело в разрешении и частоте таймера, которым вы измеряете сдвиг фазы приёмника и передатчика...
В остальном проблем вроде как нет. Чем быстрее таймер и чем выше его разрешение - тем точнее и больший диапазон расстояний вы покроете.
Правильно же я мыслю?

Могу себе представить внутри рулетки спец.кристалл с быстрым(сотни мгц) 128 и 256 битным таймером например.
Теоретически, дальше уже арифметические действия с таким длинными числами можно неспешно проводить хоть на 8ми битном процессоре....

[mcheb]

как используя частоту 10мгц померить 40м с точностью 2мм?

За 1 период 10МГц свет пройдёт 0,1*10^-6 * 3*10^11== 30000 мм.Требуемая точность 2*2мм/30000 ~10^-4. При частоте заполнения импульса 10 МГц это 1 кГц. Поэтому, ищете кварц 10ppm, PLL на 10МГц-1кГц, и измеряете фазу. Как 40 метров измерить, сами подумайте.

[sergey sva]

Я может быть не очень понимаю всю проблему, но по-моему, всё дело в разрешении и частоте таймера, которым вы измеряете сдвиг фазы приёмника и передатчика...
В остальном проблем вроде как нет. Чем быстрее таймер и чем выше его разрешение - тем точнее и больший диапазон расстояний вы покроете.
Правильно же я мыслю?

Сложно измерить фазу с точностью 0,5 градуса из за шума. Если повышать частоту таймера то будет измеряться шум. Сигнал много цепей проходит и каждый узел добавляет шума. Источник смещения фотодиода, усилитель , модулятор, смеситель, фотодиод , лазерный диод, фазовый шум генератора... На частоте 30 мгц без особых заморочек удается измерять с точностью 5мм. В том методе который выбрал с переключениями частот не придумал как выравнивать значения. Например измерил фазу на 30мгц получил значение 5м 0,5мм на отсчет, измерил на частоте 3мгц получил значение 5мм на отсчет. 30мгц позволяет измерять 5м а 3мгц 50м. Можно измерять с смещением фаз с любыми частотами до30мгц, это схема позволят сделать. Уже давно вожусь с этой задачей, что то в голову не приходят новые мысли(

За 1 период 10МГц свет пройдёт 0,1*10^-6 * 3*10^11== 30000 мм.Требуемая точность 2*2мм/30000 ~10^-4. При частоте заполнения импульса 10 МГц это 1 кГц. Поэтому, ищете кварц 10ppm, PLL на 10МГц-1кГц, и измеряете фазу. Как 40 метров измерить, сами подумайте.

Не совсем понял мысль, на лазер подаем 10мгц отраженный сигнал на смеситель на гетеродиновый вход смесителя 1кгц? получиться после смесителя 9999000.

[mcheb]

Не совсем понял мысль, на лазер подаем 10мгц отраженный сигнал на смеситель на гетеродиновый вход смесителя 1кгц? получиться после смесителя 9999000.

После смесителя будет 10МГц-(10МГц-1кГц)==1кГц. Вот этот килогерц и измеряете.

[sergey sva]

Нет в рулетке не такой способ. Она измеряет 40м и 80м а частота на лазере 10мгц и не переключается. По такому принципу сделал выше описал. что бы увеличить расстояние до 50м переключаю частоту но выровнять измерения сложно.

[domowoj]

После смесителя будет 10МГц-(10МГц-1кГц)==1кГц. Вот этот килогерц и измеряете.

Не измеряйте, а заполняйте.



Вообще-то при 10МГц модуляции лазера можно однозначно измерить 15 метров.

[sergey sva]

Мне нужно измерить 50м, частоту могу любую до 30мгц на лазер и вход смесителя завести. и после смесителя измерить счетчиком с разрешением 1/120мгц. Как измерить 50м?
По рулетке не совсем понятно на лазер 10мгц на смеситель 165мгц. частота не меняется не у 40м не у 80м. Обе измеряют с точностью 2мм.

[rloc]

Сложно измерить фазу с точностью 0,5 градуса из за шума.

В точных фазовых дальномерах (понятие относительное), используется АЦП, сигнал после которого квадратурно перемножается на излучаемую частоту и усредняется (накапливается, или иначе - сужается полоса), что и дает повышение точности. Сигнал можно накапливать сколь угодно долго, поэтому и точность, формально, можно получить сколь угодно большую, ограничиваемую на практике кратковременной стабильностью опорного генератора и "пролазом" излучаемой частоты. Сигнал на АЦП подается либо после смесителя, либо идет прямая оцифровка (мне больше нравится).

[sergey sva]

Вначале хотел использовать ацп, но после экспериментов решил отфильтровать усилить и на счетчик завести. Какое расстояние измеряете?

[НЕХ]

сомневаюсь о 10 МГц в рулетках...
может приборы не позволяют разглядеть ещё немного модуляции на 900 МГц ?
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...mp;#entry473591

Сообщение отредактировал НЕХ - Jun 16 2015, 06:36

[rloc]

Какое расстояние измеряете?

Сам не измерял, участвовал как консультант по техническим вопросам и алгоритмам обработки. Дальность - 1.5 км.