ارزيابي و برآورد كيفيت رفتار عوامل دخيل در دقت فاصله سنجي ليزر پالسي به روش دروازه پنجره زمان

Accuracy and Performance Evaluation of the Parameters Involved in Pulse Laser Metrology Using Time Window Gate Technique

براي ارزيابي و بهبود دقت مسافت طي شده بيم ليزري با فاصله ثابت، ابتدا بايد رابطه سيگنال بازتاب ليزر پالسي كه از سطح اجسام منعكس مي‌شود، محاسبه و تحليل شود. سپس، زاويه پهن‌شدگي سيگنال بازتاب و ضريب پهن‌شدگي نسبي، بايد تعيين شوند. در اين تحقيق رابطه‌اي تحليلي براي اندازه‌گيري و تشخيص فاصله براي ليزر پالسي و سنجش آماري فاصله، طراحي‌شده است كه در آن حداقل فاصله قابل‌اندازه‌گيري و محاسبات لازم براي برآورد كمي آن ارائه‌شده است. در اين راستا، رابطه ميان ضريب پهن‌شدگي و پارامترهاي مربوطه مانند، فاصله آشكارسازي، زاويه تابش به سطح هدف و سيگنال انعكاس تابش، تعيين و ارزيابي‌شده‌اند. نتايج شبيه‌سازي و نتايج تجربي نشان مي‌دهند كه حداكثر برد ليزر براي فاصله سنجي مطمئن 5/36 متر است كه با خطاي آماري 24/0-48/0 متر همراه است. با افزايش آستانه اندازه‌گيري، خطاي فاصله سنجي و برد قابل‌اعتماد كاهش مي‌يابد. با افزايش زاويه تابش ليزر، زاويه واگرايي و ضريب پهن‌شدگي افزايش مي‌يابند و با كاهش پهناي پالس ليزري، ضريب پهن‌شدگي كاهش مي­يابد. ازآنجاكه افزايش زاويه سطح هدف باعث افزايش واگرايي سيگنال بازتاب مي‌شود، مقادير ميانگين و واريانس سيگنال بازتاب نيز افزايش خواهد يافت.

In order to evaluate and improve the accuracy of the distance traveled by the laser beam with a fixed distance, first the relation of the pulsed laser reflection signal reflected from the surface of the objects should be calculated and analyzed. Then, the broadening angle of the reflection signal and the relative broadening factor should be determined. In this research, an analytical relationship for distance measurement and detection for pulsed laser and statistical distance measurement has been designed, in which the minimum measurable distance and the necessary calculations for its quantitative estimation are presented. In this regard, the relationship between the broadening coefficient and relevant parameters such as detection distance, radiation angle to the target surface, and radiation reflection signal have been determined and evaluated. Simulation results and experimental results show that the maximum laser range for reliable distance measurement is 36.5 m, which is associated with a statistical error of 0.24 to 0.48 m. As the measurement threshold increases, the distance measurement error and the reliable range decrease. As the laser radiation angle increases, the divergence angle and the broadening coefficient increase, and as the laser pulse width decreases, the broadening coefficient decreases. Since increasing the angle of the target surface increases the divergence of the reflection signal, the mean values ​​and variance of the reflection signal will also increase.