По результатам измерения этого временного интервала t можно судить о расстоянии L до исследуемого объекта: т.к. звуковые волны распространяются в воздушной среде с определенной скоростью, равной величине c, то можно с определенной точностью судить о том, на каком расстоянии находится исследуемый объект, от которого отразился звук. Расстояние вычисляется по следующей формуле [1, c. 6]:
L=s∙t2 (1)
Ультразвуковой дальномер производит измерение расстояния до контролируемого объекта по схеме эхо-локации, которая приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема эхо-локации
Контролируя во времени расстояние до объекта, можно определить величину его перемещений.
Ультразвуковая волна описывается такими характеристиками, как длина волны (λ) и период (T), которые проиллюстрированы на рисунке 2.
Рисунок 2. Характеристики ультразвуковой волны
Ультразвуковые волны делятся на две разновидности.
– Продольные ультразвуковые волны – волны, направление распространения которых совпадает с направлением смещений и скоростей частиц среды.
– Поперечные ультразвуковые волны – волны, распространяющиеся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой лежат направления смещений и скоростей частиц тела, то же, что и сдвиговые волны
Для выполнения работы требуется генератор продольных волн.
Генерация поперечных волн ожидаемого результата в задаче измерения расстояний не даст.
Существует большое количество разнообразных приборов, служащих для измерения перемещений и расстояния.
Наиболее популярным представителем данного класса приборов является лазерный дальномер. Его принцип работы основан на измерении расстояния при помощи луча лазера известных характеристик. Лазерные дальномеры по принципу действия делятся на два вида: импульсный и фазовый.
Импульсный лазерный дальномер состоит из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно, и, зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом, используя следующую формулу [2, c. 251]:
L=c∙t2∙n´ (2)
где с – скорость света в вакууме , n – показатель преломления среды, t – время.
Фазовый лазерный дальномер – это дальномер, принцип действия которого основан на методе сравнения фаз отправленного и отражённого сигналов [2, c. 263]. Фазовые дальномеры обладают более высокой точностью измерения по сравнению с импульсными дальномерами. Расстояние до отражающего объекта в случае использования фазового лазерного дальномера рассчитывается по следующей формуле [2, c. 264]:
D=cf · φ2·π´ (3)
где c – скорость света, f – частота модуляции лазера, φ – фазовый сдвиг.
