ساعت ٥:۳٤ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ٢٧ آذر ،۱۳۸٦  

سلام به همه دانش پژوهان عزیز

این بار برایتان یک مقاله توووپ آماده کرده ام که ممکن است برای  خیلی از شما علاقه مندان به مبحث لیزر مفید وموثر باشد. مقاله ای که در زیر برایتان آماده کرده ام درباره طراحی و ساخت یک فاصله یاب لیزری  است. که در 2 قسمت قرار داده می شود.

باید متذکر شوم این مقاله را در هیچ جا در اینترنت پیدا نمی کنید واختصاصی این وبلاگ است . ومن آن را به دلیل کاربردی بودن آن برایتان تایپ کردم وحالا در وبلاگ قرار می دهم. امید وارم از خواندن آن نهایت بهره را ببرید.

لطفا در هنگام برداشت مطالب رسم امانت داری را رعایت بفرمائید.

 

طراحی و ساخت یک  فاصله یاب لیزری

به روش  شیفت  فاز برای فواصل کوتاه 5/0 متر تا 10 متر

قسمت اول

چکیده

در مقاله به چگونگی طراحی و ساخت فاصله یاب لیزری به روش فاز می پردازیم . در این از فاصله یاب هااز لیزرها ی cw استفاده می شود که پرتو لیزر با موج سینوسی با فرکانس حساب شده ای مدوله می شود.پرتو لیزر پس از برخورد به هدف توسط یک آشکار ساز نوری که معمولا یک فتو دیود می باشد آشکار می شود. از روی اختلاف فاز میان دو موج سینوسی یعنی پرتو خارج شده از لیزرو پرتو ورودی به فتودیود وکالیبره کردن آن می توان فاصله را بدست آورد.اندازه گیری فاصله به روش فاز در محدوده فواصل زیر 10 متر ملاحظات فرکانس بالا ومشکلات آن را می طلبد که از جمله آنها داشتن SNR (نسبت سیگنال به نویز    signal-to-noise ratio ) مناسب در گیرنده در فرکانس مدولاسیون می باشد. اگر SNR از حدی پایین تر باشد خطای انداه گیری زیاد می شود و اگر دامنه سیگنال در گیرنده از حدی بالاتر رود به علت اعوجاج هارمونیکی واشباع رفتن المان های اکتیو دقت از دست می رود.

فاصله یاب لیزری کاربرد های زیادی در سیستم های هوشمند اعم از صنایع نظامی وغیره دارد از جمله : مکان یاب یک جسم ثابت یا متحرک توسط یک جسم متحرک نزدیک به آن ، عمق یابی سیلوها ، اندازه گیری سطوح مایعات مذاب در ریختگری یاذوب فلزات ، کنترل ترافیک ، حمل وتخلیه باردر بنادر و....

 

مقدمه

در حالت کلی روش های اندازه گیری فاصله با لیزررا می توان به سه دسته عمده تقسیم کرد :

روش زمانی

روش هندسی

روش تداخل سنجی

در روش هندسی فاصله از روی یک یا چند تصویر از صحنه سه بعدی بدست می آید که این روش هم به دو صورت انجام می شود : یکی بینایی استریواسکوپی و دیگری روش نوراکنی .در روش استریواسکوپی از یک صحنه ازدو جهت متفاوت تصویر برداری می شود، یک همخوانی در نقاطی از این تصاویر برقرار می شود واز روی تفاوت میان این دوتصویر اطلاعات فاصله بدست می اید.

در روش نور افکنی ، از الگوهای مختلف نوری برای روشنایی صحنه استفاده می شود.تصاویر بدست آمده در نتیجهء این نورافکنی در بدست آوردن فاصله ما را یاری می کند.چون اطلاعات فاصله به طور داخلی در محل الگوهای نوری در تصاویر کد می شوند ، این روش نسبت به نور بازتابیده حساس نمی باشدوفقط شدت باید ازیک آستانه مطمئن بالاتر باشد ،بنابراین به لیزرهای وات بالا نیازی نمی باشد.اصلی ترین عیب روش هندسی ،مساله تشکیل مناطق سایه است که از عدم تطبیق گیرنده وفرستنده حاصل می شود.

در روش فاصله یابی به روش تداخل سنجی ایده اصلی براساس تداخل دو یا چند بیم لیزر با طول موج های مختلف می باشد( مانند تداخل سنج مایکلسون یا فابری پروت ). این از فاصله یاب ها دارای دقت خیلی بالا می باشند .ولی معمولا برای اندازه گیری فواصل کوچکتر از نصف طول موج نوری استاده می شود.

روش زمانی به دو روش مجزای پالسی واندازه گیری شیفت فاز تقسیم می شود .روش پالسی به این صورت است که یک پالس کوتاه وپرتوان به هدف شلیک می شود وانعکاس این پالس توسط یک آشکار ساز نوری آشکار می شود. از اختلاف زمان ایجاد شده میان پالس ارسال شده ودریافت شده وکالیبره کردن آن ،فاصله بدست می آید.روش پالسی معمولا برای فواصل طولانی استفاده می شودوازآنجا که پهنای پالس های ارسالی درحد چند نانو ثانیه است لذا پهنای باند گیرنده باید بالا باشد.همچنین ممکن است با کوچکترین تغییر در دامنه سیگنال داده شده به مقایسه کننده ها و یا سطح آستانه ، دچار خطا شویم ولذا دقت آن محدود می شود.

اندازه گیری شسفت فاز میان سیگنال فتوالکتریک آشکار شده در گیرنده وسیگنال سینوسی مرجع (که هم فرکانس می باشند) روش مناسبی برای اندازه گیری فواصل زیر 100 متر می باشد.

 

اصول طراحی

شمای اصول کارکرد یک فاصله یاب لیزری به روش هتروداین در آشکار سازی فازدر شکل زیر آمده است.جریان تحریک لیزر با فرکانس اولیه f= 15 MHz   مدوله می شود. و پرتو لیزر پس از برخورد به هدف توسط یک APD آشکار می شود.اختلاف فاز میان موج سینوسی تحریک لیزر وسیگنال فتوالکتریک در گیرنده متناسب با زمان رفت وبرگشت نور لیزر (tΔ) می باشد.این تناسب را می توان به شکل زیر بیان کرد.

  (2d/c)=2 t 2= ΦΔ

که در آن d فاصله تا هدف است که باید اندازه گیری شود.برای =2π ΔΦ بیشترین فاصله اندازه گیری در فرکانس اولیه f= 15 MHz   به 10 متر محدود می شود.

ادامه دارد .....

 

خطا پایه موفقیت است و وسیله ای است که با آن می توان به موفقیت رسید


کلمات کلیدی: