Zasada pomiaru dalmierzami fazowymi i impulsowymi

• Ogólna zasada dziaÅ‚ania dalmierzy

Pomiar czasu, w ciągu którego sygnał pomiarowy przebywa drogę 2AB (A, B- końce mierzonego odcinka).

D=(vτ)/2,

v-prędkość fali elektromagnetycznej, t- czas propagacji fali tam i z powrotem.

Problemy:

- znajomość średniej prędkości sygnału pomiarowego w danym ośrodku:

v=c/n,

c- prędkość fali elektromagnetycznej w próżni, n- współczynnik załamania zależny od warunków atmosferycznych i od długości fali: n=f(t,p,e,λ);

- wystarczająco dokładny pomiar czasu.

• Impulsowe

Impuls - krótkotrwały przebieg pewnej wielkości fizycznej (np. napięcie elektryczne, natężenie światła lub dźwięku).

Zasada pomiaru - ogólna zasada działania dalmierzy, przy założeniach, że sygnałem pomiarowym jest impuls.

Wielkość τ przedstawiona jako odstęp czasu między chwilami tw i tp, w których impuls nadawany przekracza próg Upn, a impuls odbierany próg Upo.

Zasada cyfrowego pomiaru czasu:

Zliczanie w czasie biegu impulsu sondujÄ…cego wzorcowych impulsów zegarowych o dokÅ‚adnie „odmierzonym” okresie powtarzania Tz. PoczÄ…tek zliczania, czyli „start”, okreÅ›la chwilÄ™ tw wyjÅ›cia impulsu sondujÄ…cego, a koniec zliczania, czyli „stop”, chwilÄ™ tp powrotu tego impulsu po jego retransmisji.

Ï„=T1+NTz+T2

N- caÅ‚kowita liczba okresów Tz, T1- odstÄ™p czasu miÄ™dzy impulsem „start” a poczÄ…tkowym zliczanym impulsem zegarowym, T2 - odstÄ™p czasu miÄ™dzy ostatnim zliczanym impulsem zegarowym a impulsem „stop”.

Oznaczając Δt=T1+T2=Tzr

r- liczba ułamkowa oznaczająca resztę okresu Tz (z przedziału 0;1)

t=Tz(N+r)

Zliczane sÄ… tylko „caÅ‚kowite” impulsy, z pominiÄ™ciem reszty Δt - jest to wiÄ™c bÅ‚Ä…d pomiaru. Sposób na zwiÄ™kszenie dokÅ‚adnoÅ›ci pomiaru, poprzez dokÅ‚adny pomiar tej reszty - ekspanderowa interpolacja czasu.

• Fazowe

Stosowany jest ciągły sygnał pomiarowy w formie fali sinusoidalnej. Pomiar czasu odbywa się pośrednio - poprzez pomiar różnicy fazy fali opuszczającej nadajnik i fazy tej samej fali powracającej po retransmisji do odbiornika.

Różnica fazy sygnału na wyjściu z nadajnika i fazy na wejściu do odbiornika mierzona jest w układzie fazomierza. Różnica ta to przesunięcie/opóźnienie fazowe φ. W fazomierzu, do którego przekazywane są równocześnie sygnał wychodzący o fazie φ_AN i powracający o fazie φ_AO, tworzona jest różnica φ obydwu tych faz. φ składa się z liczby całkowitej N pełnych kątów 2π oraz z kąta niepełnego Δφ zwanego resztą

φ=N2π+Δφ

Po różnych skomplikowanych, niepotrzebnych nam obliczeniach uzyskujemy wzór:

D=(λ/2)*(N+R)

R=(Δφ)/(2π)

Widać więc analogię do pomiaru taśmą - całkowita liczba N pełnych odłożeń odcinka λ/2 plus reszta R λ/2. Fazomierz odczytuje jedynie R, natomiast N określa się na różne sposoby (np. metody skokowych zmian częstotliwości w szerokich/wąskich granicach)

---