ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-04-82-92

УДК: 006.91

Методы повышения точности измерений длины лазерными фазовыми дальномерами

Любченко Д.А., Колмогоров О.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Любченко Д.А., Колмогоров О.В. Методы повышения точности измерений длины лазерными фазовыми дальномерами // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 4. С. 82–92. http://doi.org/10.17586/1023-­5086­-2024­-91­-04­-82-­92

 

Lubchenko D.A., Kolmogorov O.V. Methods for improving the accuracy of length measurements by laser phase rangefinders [In Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 4. P. 82–92. http://doi.org/10.17586/1023­-5086­-2024­-91-­04-­82­-92

Ссылка на англоязычную версию:

Daria A. Lubchenko and Oleg V. Kolmogorov, "Enhancing the accuracy of length measurements using laser phase rangefinders," Journal of Optical Technology. 91(4), 261-266 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.91.000261

Аннотация:

Предмет исследования. Методы повышения точности измерений длины лазерными фазовыми дальномерами на дистанции до 3000 м. Аппаратура лазерного фазового дальномера, в том числе для создания отечественных эталонных средств измерения. Цель работы. Разработка и исследование методов повышения точности измерений длины и создание высокоточных лазерных фазовых дальномеров с погрешностью не более 1,3 миллиметра на дистанции до 3000 метров для использования их в качестве эталонов длины. Методы. Метод уменьшения погрешности определения разности фаз сигналов основан на использовании устройства цифровой регистрации и обработки сигналов путём вычисления разности фаз с помощью специально разработанного вычислительного алгоритма на основе фурье­анализа. Метод учёта долговременного дрейфа разности фаз сигналов между опорным и измерительным каналами путём введения поправки, получаемой с помощью опорной оптической линии задержки. Основные результаты. Показано, что разработанный макет для исследований методов повышения точности измерений длины, на основе которых могут разрабатываться высокоточные лазерные фазовые дальномеры, позволяет проводить измерения приращений длины с погрешностью, не превышающей 1,3 мм при ослаблении на трассе, эквивалентной дистанции до 3000 м. Практическая значимость. Предложенные в работе методы уменьшения погрешности измерений длины лазерными фазовыми дальномерами, основанные на использовании расчёта разности фаз сигналов с помощью фурье­анализа и учёта долговременного дрейфа разности фаз сигналов в каналах за счёт использования опорной оптической линии задержки, могут быть реализованы в аппаратуре высокоточных лазерных фазовых дальномеров.

Ключевые слова:

лазерный фазовый дальномер, разность фаз сигналов, фурье­-анализ, опорная линия задержки

Коды OCIS: 070.0070, 120.0120, 140.0140, 200.0200, 230.0230, 250.0250

Список источников:
  1. Соколов Д.А., Козаченков С.А. Абсолютный дальномер на основе фемтосекундного лазера с возможностью прослеживаемости к эталону времени и частоты // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 6. С. 25–37. http://doi.org/10.17586/1023­5086­2023­90­06­25­37
  2. Данилова Е.А., Кочегаров И.И., Затылкин А.В. Анализ методов лазерной дальнометрии высокой точности // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015. Т. 1. № 4 (26). С. 154–160.
  3. Рой Ю.А., Садовников М.А., Шаргородский В.Д. Российская сеть лазерной дальнометрии – основа для дальнейшего повышения точности геодезического и эфемеридно­временно€го обеспечения ГЛОНАСС // Метрология времени и пространства. Доклады 6­го Международного симпозиума. 2013. С. 284.
  4. Меснянкин Е.П., Павлов Н.И., Потапов С.Л., Потапова Н.И. Аналитическая модель лазерного дальномера для измерения расстояний до объектов с плохо прогнозируемой динамикой движения // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 2. С. 46–58. http://doi.org/ 10.17586/1023­5086­2023­90­02­46­58
  5. Головков В.А., Потапова Н.И., Руденко П.Н., Страдов Б.Г. Приемная система импульсного лазерного дальномера // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 11. С. 74–80. http://doi.org/ 10.17586/1023­5086­2020­87­11­74­80
  6. Тихонов Е.В., Маркушин Г.Н., Кошелев А.В., Векшин Ю.А., Алмазов А.А., Швалев А.В., Коротаев В.В. Параметрический лазерный дальномер с пассивной системой термостабилизации // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 10. С. 80–92. http://doi.org/10.17586/1023­5086­2023­90­10­80­92
  7. Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 г. № 102­ФЗ.
  8. Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28.12.2023 г. № 2821 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для координатно­временных измерений».
  9. Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 02.02.2024 № 279 «Об утверждении Государственного первичного специального эталона единицы длины».
  10. Большаков В.Д., Деймлих Ф., Голубев А.Н., Васильев В.П. Радиогеодезические и электрооптические измерения. Учебник для вузов. М.: Недра, 1985. 303 с.
  11. Голуб Д.А. Оценка метрологических характеристик разрабатываемого лазерного фазового дальномера с использованием модели его погрешности // VII Научно­практическая конференция молодых ученых, аспирантов и специалистов «Метрология в XXI веке» / Сборник материалов. 21 марта 2019. Менделеево, Россия. С. 18–20.
  12. Любченко Д.А., Донченко С.С. Результаты разработки и исследования отдельных узлов макета оптического фазового дальномера с субмиллиметровым разрешением // VIII Научно­практическая конференция молодых ученых, аспирантов и специалистов «Метрология в XXI веке» / Сборник материалов. 6 февраля 2020. Менделеево, Россия. С. 9–14.
  13. Новикова И.В., Мазуркевич А.В., Колмогоров О.В., Донченко С.С., Любченко Д.А. Анализ способов разрешения неоднозначности фазовых измерений, проводимых с помощью макета оптического светодальномера с субмиллиметровым разрешением // X Международный симпозиум «Метрология времени и пространства» / Сборник материалов. 6–8 октября 2021. Менделеево. Россия. С. 108–112.
  14. МИ 2083­90. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения косвенные. Определение результатов измерении и оценивание их погрешностей. М. 1991.
  15. Сирая T.H. Методы обработки данных при измерениях и метрологические модели // Измерительная техника. 2018. № 1. С. 9–14. https://doi.org/10.32446/0368­1025it.2018­1­9­14
  16. Соколов Д. А., Олейник­Дзядик О. М., Сильвестров И. С. Эталонный измерительный комплекс длины в диапазоне до 60 м из состава Государственного первичного специального эталона единицы длины // Труды ИПА РАН. 2020. Вып. 52. С. 63–67. https://doi.org/10.32876/ApplAstron.52.63–67
  17. Мазуркевич А.В., Соколов Д.А., Тимофеев Е.Ю. 19 Международный конгресс метрологии CIM2019 // Научно­технический журнал «Вестник метролога». 2019. № 4. С. 28–30.
  18. Новикова И.В. Экспериментальное исследование методик определения инструментальной составляющей систематической погрешности измерений эталонного измерительного комплекса длины в диапазоне до 60 м при работе с фазовым светодальномером // Научно­технический журнал «Вестник метролога». 2023. № 1. С. 31–36.
  19. DSPL­2.0. Свободная библиотека алгоритмов цифровой обработки сигналов. [Электронный ресурс]. Дата обновления: 05.01.2022. URL: https://ru.dsplib.org (дата обращения: 20.06.2023).