Afstandsmeter
Van Wikipedia
Bij de elektronische afstandmeting wordt gebruik gemaakt van elektromagnetische golven (licht- of radio golven). Omdat deze golven door een zender constant worden uitgezonden, kunnen de elektromagnetische golven beschouwd worden als een draaggolf. Op deze draaggolf worden met regelmatige tussenpozen signalen ingeprent, waardoor een gemoduleerde golf ontstaat.
Inhoud |
[bewerk] Frequentie
Onder frequentie wordt verstaan het aantal trillingen per seconde. De frequentie wordt uitgedrukt in Hertz. Een Hertz is een trilling per seconde. In de praktijk wordt het aantal trillingen meestal opgegeven in megahertz. 1 megahertz = 10 miljoen hertz. Onder de trillingstijd, wordt verstaan de tijd die nodig is om een golflengte te voltooien. Stel we hebben de trillingen in een seconde geteld, dan is de trillingstijd dus 1/frequentie. De voortplantingssnelheid komt overeen met de snelheid van het licht. Deze bedraagt 299.792.458 meter per seconde. Onder de golflengte wordt verstaan de lengte in meters van de volledige en complete golf. Stel een auto rijdt gedurende een half uur met een snelheid van 80 km/uur. Als de afgelegde weg berekend moet worden, dan vermenigvuldigen we de tijd met de snelheid. In dit geval is de afgelegde weg dus ½ X 80 km = 40 km Bij lichtgolven gaat dit op gelijke manier. Als de tijd, waarin 1 golflengte doorlopen wordt, een bepaald aantal seconden is, dan is de afgelegde weg.
De golflengte = voortplantingssnelheid X trillingstijd
Hieruit volgt, dat bij het kiezen van een frequentie (dus de keuze van het aantal trillingen per seconde) de golflengte vastligt.
[bewerk] Elektro-optische afstanden
Om het begrip elektro-optische afstanden goed uit te kunnen leggen heb ik er voor gekozen om deze manier van lengte meten te vergelijken met de directe manier van lengte meten, dus met behulp van een meetband.
De lengte van punt P naar het punt Q gemeten moet worden en we hebben beschikking over een 20-meter band, dan wordt allereerst de nul van de band aangehouden op het beginpunt P. Vervolgens wordt de meetband een geheel aantal malen uitgelegd en tot slot wordt de eindmaat PQ bepaald door de optelling van een restwaarde van de band bij deze waarde. De lengte van de meetband, in dit geval dus 20 meter, is te vergelijken met de golflengte.
[bewerk] Draaggolf
Werd aanvankelijk bij de elektro-optische afstandmeting gebruik gemaakt van radiogolven, tegenwoordig is de draaggolf een lichtgolf, die ligt in het infrarode gedeelte van het spectrum. Deze gemoduleerde lichtstraal wordt door een zender uitgezonden. Om te voorkomen dat aan het eind van de te meten lijn dan een dure ontvanger geplaatst moet worden wordt daar een prisma geplaatst. Dit prisma, een retro-reflector genoemd, heeft de eigenschap de ontvangen lichtstraal evenwijdig aan de richting van binnenkomst wordt teruggestuurd. Deze teruggekaatste lichtstraal wordt dan in het instrument ontvangen. Er wordt dus in feite een dubbele afstand doorlopen. Dit houdt dus in dat de gemeten afstand gedeeld moet worden door 2.
Als een lengte elektro-optische wordt gemeten wordt er een signaal (bestaande uit golven) door de zender uitgezonden naar de ontvanger die dan staat op het eindpunt van de meetlijn. Afhankelijk van de afstand zal er bij de ontvanger een aantal malen een volledige golf en als restwaarde een gedeelte van een golf afgelegd zijn. Deze restwaarde wordt in de elektronica het ‘faseverschil’ genoemd. Een dergelijk faseverschil is elektronisch te meten.
Om nu de afstand te bepalen “telt”het toestel het aantal golven wat het uitzend voordat het weer een signaal terug krijgt. Als het toestel dan het signaal weer terug heeft rekent hij volgens de volgende formule de afstand uit;
Afstand = trillingstijd X aantal golven / lichtsnelheid / 2
[bewerk] Vier verschillende niveaus
Niveau 1 drie bundels achter elkaar: het toestel zend drie bundels “sinusgolven” uit. Deze worden weerspiegeld door het prisma. Het toestel vangt die bundels weer op en middelt de tijd dat de bundel over de afstand heeft gedaan. Aan de hand van deze gemiddelde tijd rekent hij de afstand uit.
Niveau 2 een krachtige bundel: het toestel zend een lange bundel van een “sinusgolf” uit. Deze wordt door het prisma teruggekaatst naar het toestel. Het toestel rekent dan aan de hand van de tijd de afstand uit.
Niveau 3 reflectorloos: indien men met een reflectorloos totalstation werkt kan ook rechtstreeks naar materialen zoals steen gemeten worden. Het toestel zendt dan enkele bundels achter elkaar uit als de bundels door elkaar heen gaan gaat er een signaal terug naar het toestel. Het toestel blijft dit doen totdat er niks meer terug komt (omdat er geen golven meer door elkaar gaan). Aan de hand van die waarneming berekent het toestel de afstand. Het grote voordeel, van reflectorloos meten, is dat onbereikbare posities door 1 persoon aan gemeten kunnen worden.
Niveau 4 RedTech techniek: dit gaat volgens dezelfde techniek al reflectorloos meten, het grote verschil is echter dat er gebruik wordt gemaakt van een zeer smalle meetbundel waardoor je een zeer nauwkeurige meting uitgevoerd kan worden. Deze nauwkeurigheid heeft te maken met het feit dat er minder verstrooiing in de meting voor kan komen. Verstrooiing is een verstoring van de meting omdat het toestel iets anders meet dan het punt waar je op richt.
