Laserentfernungsmessung: Detektion der Phasenverschiebung

OP (Firma: Universität Augsburg) #5832527
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Hallo,
ich bin neu hier im Forum und komme eigentlich aus der Informatik. 
Deshalb kenne mich mit Analogtechnik (noch) nicht so gut aus.
So jetzt zur Frage:
Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit 
Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte 
zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne 
auch genauer. Die Messdistanz liegt zwischen 20 cm und 5 Metern.
Ist es jetzt geschickter einen Laser mit bis zu 2GHz zu modulieren und 
dann die Phasenverschieung mit zB. AD8302 auszuwerten - oder ähnlich, 
wie in diesem Video gezeigt https://youtu.be/pcw3Ue3cLUo?t=650, das 
Signal herunterzumischen und dann mit einem Phasendetekor die 
Phaenverschiebung auszuwerten?
Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen!
Julius
Gast #5832578
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Julius B. schrieb:
> Ist es jetzt geschickter einen Laser mit bis zu 2GHz zu modulieren und
> dann die Phasenverschieung mit zB. AD8302 auszuwerten - oder ähnlich,
> wie in diesem Video gezeigt Youtube-Video "Laser-Entfernungsmesser: Was
> ist drin und wie funktioniert das ?", das
> Signal herunterzumischen und dann mit einem Phasendetekor die
> Phaenverschiebung auszuwerten?

Das herauszufinden ist das Ziel der theoretischen Betrachtungen vor 
Beginn des Aufbaus. Zumindest war das an meiner Uni so, der Aufbau war 
auch weit weniger gewichtet.
Aber es kann ja sein, dass das heutzutage ueber eine Frage in einem 
Forum erledigt werden soll. Lustig stelle ich mir aber die Quellenangabe 
"Beitrag "Laserentfernungsmessung: Detektion der Phasenverschiebung"; vor.

wendelsberg
#5833529
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Jemin K. schrieb:
> Das die Baumarktdinger auf 1 mm genau sind wage ich zu bezweifeln. Wenn
> ich an meinem den Punkt über die Wand bewege gibt es da locker 1 cm
> Unterschiede auf 8 m Strecke, selbst bei gleicher effektiver Distanz.

Fairerweise muss man aber sagen, dass genauso zu bezweifeln ist, dass 
deine Wand gerade ist. Sind die nämlich in der Regel überhaupt nicht.
Beitrag #5833543 wurde von einem Moderator gelöscht.
Gast #5833567
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Julius B. schrieb:
> einen Laser mit bis zu 2GHz zu modulieren und
> dann die Phasenverschieung mit zB. AD8302 auszuwerten

Wenn ich jetzt nicht vollkommen falsch liege wird mittels der 
Phasenverschiebung doch die Geschwindigkeit (Dopplereffekt) ermittelt. 
Mittels der Laufzeit eines Lichtimpulses gibt es dann die Entfernung. 
Sonst hätte ich ja jedes mal bei Lambda 1 keine Phasenverschiebung und 
die Entfernung ist gleich Null. Oder irre ich mich da jetzt?
OP (Firma: Universität Augsburg) #5833854
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Bei Leica und Bosch gibt es durchaus Geräte die 1 mm als typtische 
Genauigkeit angeben. Die Voraussetzungen für eine ideale Messung lassen 
sich ja in einer Laborumgebung ja leicht schaffen.
Außerdem finde ich es auch durchaus legitim in einem Formum nach Tipps 
zu fragen, da die Längenmessung nur ein Teil eines größeren Aufbaus ist.
Aktuell tendiere ich zu dem System aus dem Video, also zum 
heruntermischen der Frequnz. Gibt es bei den Mischern Dinge die ich 
besonders beachten muss?
#5834438
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Julius B. schrieb:

> Bei Leica und Bosch gibt es durchaus Geräte die 1 mm als typtische
> Genauigkeit angeben. Die Voraussetzungen für eine ideale Messung lassen
> sich ja in einer Laborumgebung ja leicht schaffen.

Wenn man sich mit der Auflösung dem Wert 10E-5 nähert, muss man
aber z.B. die Änderung der Lichtgeschwindigkeit in Abhängigkeit
von Temperatur, Luftdruck und Feuchtegehalt mit berücksichtigen.
Das heisst man muss diese Werte messen und mit zur Errechnung
der Entfernung benutzen. Wenn man echte Präzisionsmessungen
machen will, kommt es zu Fehlern, von denen viele Laien noch
nie gehört haben.
Beitrag #5834458 wurde von einem Moderator gelöscht.
Gast #5834468
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Julius B. schrieb:
> Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit
> Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte
> zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne
> auch genauer.

Die Baumarktgeräte machen oft auch einfach Triangulation - nix mit 
Phasenmessung.
Beitrag #5834473 wurde von einem Moderator gelöscht.
Gast #5834487
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Wolfgang schrieb:
> Julius B. schrieb:
>> Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit
>> Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte
>> zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne
>> auch genauer.
>
> Die Baumarktgeräte machen oft auch einfach Triangulation - nix mit
> Phasenmessung.

Ganz sicher? Ein offensichtlich nicht detailliert geprüfter Artikel in 
der ct (2018) hat mal dieses Gerücht gestreut, das entsprach aber nicht 
der Wirklichkeit. Rechne mal aus, wie ein entsprechendes Sensorsystem 
auflösen müsste.
Beitrag #5834492 wurde von einem Moderator gelöscht.
#5834576
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Harald schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Julius B. schrieb:
>>> Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit
>>> Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte
>>> zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne
>>> auch genauer.
>>
>> Die Baumarktgeräte machen oft auch einfach Triangulation - nix mit
>> Phasenmessung.
>
> Ganz sicher? Ein offensichtlich nicht detailliert geprüfter Artikel in
> der ct (2018) hat mal dieses Gerücht gestreut, das entsprach aber nicht
> der Wirklichkeit. Rechne mal aus, wie ein entsprechendes Sensorsystem
> auflösen müsste.

Nene, die Baumarktgeräte machen Phasenmessung, schon seit Jahrzehnten.

Bis der Brechungsindex relevant wird, muss man schon ziemlich genau 
messen, 1e-5 sind 100 µm auf 10 Meter ...
#5834959
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Sven B. schrieb:

> Bis der Brechungsindex relevant wird, muss man schon ziemlich genau
> messen, 1e-5 sind 100 µm auf 10 Meter ...

Mit der Angabe "1mm, gerne auch genauer" ist man da nicht soo weit weg.
Allerdings denke ich,das man bei Genauigkeiten besser 1mm sowieso
Spiegel am Ziel benötigt. Bei einem UNI-Projekt macht es sich bestimmt
auch gut, wenn man in der schriftlichen Beschreibung auf mögliche
Fehlerquellen hinweist.
#5835007
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1 mm Genauigeit auf 10m ist schon ziemlich anspruchsvoll, geht aber. 
Kommerzielle Distanzmesser haben 1 ppm ±1 mm Genauigkeit.

Geht schon mit dem Kalibrieren los: Ein 2m-Gliedermaßstab darf 2mm(!) 
falsch anzeigen, ist also ungeeignet. Das einzige preiswerte Meßmittel 
zum Kalibrieren ist ein Stahlmaßband, das bei 5 kp Spannkraft und 20°C 
seinen Nennwert hat. Temperaturabweichungen werden rechnerisch 
korrigiert.

Gruß - Werner
Gast #5837342
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Hallo

ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit Frequenzmodulation arbeitet, 
ist, finde ich schon ein recht schönes Projekt. Wichtig ist auf jeden 
Fall, dass man sich die richtigen Teile besorgt. Ich würde primär darauf 
achten, dass eine gute Genauigkeit von den Geräten gewährleistet wird. 
Das ist bei diesem Projekt recht wichtig. Meiner Erfahrung nach, hat 
Leica und Bosch eine recht gute Genauigkeit mit 1mm. Du kannst auch mal 
bei https://nanoplus.com schauen. Da hat sich ein guter Kollege vor 
einigen Wochen ein paar Teile für seinen Laser geholt. Ich würde auch 
die Ultraschallgeräte empfehlen. Diese sind meist die preiswerteren 
Entfernungsmessgeräte.
Gast #5837450
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Werner H. schrieb:
> 1 mm Genauigeit auf 10m ist schon ziemlich anspruchsvoll, geht
> aber.
> Kommerzielle Distanzmesser haben 1 ppm ±1 mm Genauigkeit.
>
> Geht schon mit dem Kalibrieren los: Ein 2m-Gliedermaßstab darf 2mm(!)
> falsch anzeigen, ist also ungeeignet
>
> Gruß - Werner

Schmarrn, kaufe in zehn Baumärkten je einen 2m Gliedermaßstab und lege 
sie nebeneinander und vergleiche. Sie sind alle gleich lang.
Gast #5837509
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Sind sie bei weitem nicht...

Deshalb immer mit dem GLEICHEN Gliedermaßstab messen, und das Brett 
anzeichnen. Ansonsten gibt es am Ende großen Murks. Lernt jeder 
Handwerker in einer guten Ausbildung, falls es die noch gibt. Es kann 
natürlich auch zufällig gut gehen.
#5837656
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Die 2 mm Toleranz sind nicht von mir, sondern in einer Spezifikation 
festgelegt. Als ich das mal gelesen habe, war ich fast geschockt.
Der Maßstab hat 9 Gelenke, deren Spiel im Gebrauch größer wird. Bei 
hölzernen kommt noch die Lackqualität und damit die Abhängigkeit von der 
Holzfeuchte dazu. Viele sind einfach schlampig bedruckt. Am 
maßhaltigsten sind die geprägten Alumaßstäbe. Beim Vergleich von 6 Maßen 
waren keine auf 0,2 mm (Strichstärke) gleich. Also doch für eine 
Kalibration ungeeignet.
Ein Stahlmaßband ist da deutlich besser, es muß ja kein Invar sein. 
Deren Toleranzen findet man auf den Herstellerseiten. Gibt es auch 
gebraucht, dürfen aber keine Knicke haben. Oder man leiht sich eins beim 
Vermesser.

Gruß - Werner
Gast #5837702
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Der gleiche Zollstock ist schon okay. Hat dann ja auch definitionsgemäß 
die gleiche Länge. Ansonsten: außer für Schweizer heißt es Maßstab, 
nicht Massstab – nach den neuen, wie den alten Regeln.

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