Messtechnik - Das Phasen-Laufzeitverfahren

Bei diesem Verfahren wird nicht mit Pulsen sondern mit einem kontinuierlichen moduliertem Laserstrahl gemessen. Aus der Phasenverschiebung zwischen dem ausgesandten und dem empfangenen Signal kann mit Hilfe der Lichtgeschwindigkeit der Abstand zum Objekt bestimmt werden. Damit die Messung eindeutig ist, muß die Phasenverschiebung kleiner als 360° sein.
Die verwendeten Laser emittieren meistens im sichtbaren Bereich, was die Ausrichtung der Scanebene vereinfacht. Aufgrund der Messprinzips ist eine hohe Messgeschwindigkeit möglich. Die Messelektronik mit einem Heterodynempfänger ist im Gegensatz zur Puls-Laufzeitmessung günstiger, was sich auch in den Gerätepreisen wiederspiegelt. Mit der Phasen-Laufzeitmessung werden Reichweiten bis ca. 200 m erzielt, bei Scannern ist die Reichweite meist deutlich geringer.

Messauflösung- und genauigkeit

Für eine hohe Auflösung muss eine sehr kleine Phasenverschiebungen gemessen werden können. Unabhängig von der Modulationsfrequenz müsste wie bei der Puls- Laufzeitmessung für eine Auflösung von 1 mm eine zeitliche Auflösung von 6,67 ps erreicht werden. Mit einem Heterodynempfänger lassen sich die Signale aber in ein niedrigeres Frequenzband verschieben, so daß die zeitliche Auflösung um einen Faktor 1000 reduziert werden kann. Für eine Messreichweite von 10 m beträgt die maximale Modulationsfrequenz ca. 14,99 MHz. Um bei dieser Modulationsfrequenz eine Auflösung von 1 mm zu erreichen, muß die Phasenverschiebung mit einer Auflösung von 0,036° gemessen werden, was einer zeitlichen Auflösung von 6,67 ps entspricht. Üblicherweise wird der Laser daher mit mehreren Frequenzen gleichzeitig moduliert. Die Wellenlänge der kleinsten Modulationsfrequenz muss dabei den gesamten Messbereich abdecken, mit den höheren Frequenzen wird die Messgenauigkeit verbessert.
Die meisten Geräte bieten eine Auflösung von 1 mm. Die Reproduzierbarkeit bei nicht scannenden Systemen liegt bei ca. ± 2 mm, bei scannenden Systemen bei ca. ± 4 mm.

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