CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH
3.4. Phương pháp xác định khoảng cách bằng đo khoảng thời gian truyền sóng
Trong phương pháp này sử dụng nguồn phát laser xung để phát ra xung sáng với
điều kiện chùm ánh sáng thu đi và chùm sáng về phải đồng trục. Khi đó khoảng cách từ
cảm biến đến đối tượng sẽđược tính như sau: D=T.C/2
Trong đó: D là khoảng cách từ cảm biến đến đối tượng C: vận tốc truyền ánh sáng
T: thời gian kể từ khi phát xung cho đến khi nhận được xung
Với công thức này, việc đo khoảng cách D sẽ gặp khó khăn đo là khoảng thời gian T thường rất nhỏ cỡ Picro giây. Thực tế, người ta thường sử dụng phương pháp đo thời gian trễ giữa sóng phát ra và sóng phản xạ. Trong cách này một nguồn laser sẽ
Phương pháp đo này được biểu diễn trên hình vẽ sau:
Hình 3.5. Đo khoảng cách bằng đo pha
Trong sơ đồ chùm tia laser phát ra được đưa tới một gương bán mạ, gương này sẽ
chia tia laser bằng hai chùm tia sáng giống nhau. Một truyền tới đối tượng, một truyền tới bộ đo pha. Chùm laser truyền tới đối tượng sẽ phản xạ và đi tới bộ đo pha. Bộ đo pha ởđây đóng vai trò là một bộ cảm biến (detector). Gọi L là khoảng cách từ tia sang chuẩn tới bộ cảm biến, D là khoảng cách từ đối tượng đến gương bán mạ. Khi đo tổng quãng đường đi của laser tới vật thể và quay trở về là:
D’= 2D + L
Nếu đối tượng ở gần (D=0), khi đó hai pha của hai tia sáng là như nhau. Khi D tăng thì độ lệch pha tăng dần độ dịch pha giữa hai tia trong trường hợp này sẽ là:
3600 / . '=L+θλ D Do đó: D=θ.λ/2.3600
Cũng cần lưu ý, khi θ=3600 thì bộ đo pha sẽ không phân biệt D’=L+n (với n là số
nguyên) hay D’=L. Như vậy cách này chỉ đo với các giá trị lệch pha θ<3600 hay với khoảng cách 2D <λ
Bên cạnh đo khoảng cách bằng nguồn laser người ta còn đo khoảng cách bằng nguồn thu phát siêu âm. Cũng tương tự với chùm laser, chùm xung siêu âm phát ra đập tới bề
dài xung tỉ lệ với khoảng cách từ cảm biến đến vật. Nếu đo được thời gian kéo dài xung phản xạ ta hoàn toàn có thểđo được khoảng cách tới vật.