LiDAR - Laser scanner: onda contínua

fonte: www.askiitians.com/iit-study-material/iit-jee-physics/oscillation/

Os sistemas de onda contínua não emitem pulsos, como no exemplo do slide anterior. Estes sistemas emitem uma onda, com frequência e amplitude conhecidas, sem interrupção (contínua). A onda se propaga pelo ar na direção do objeto e é por ele refletida. De novo, parte desta onda volta para sensor, onde sua oscilação é medida. Então, no sensor tem duas ondas: uma de saída e outra do retorno. As duas ondas tem a mesma frequência, porém elas se encontram defasadas no tempo, pois a que retornou da superfície se encontra atrasada. O atraso se deve ao fato desta onda ter percorrido a distância entre o sensor e o objeto duas vezes, gastando tempo.

Quanto mais distante se encontra o objeto do sensor, maior é a diferença de fase. Então, se conhecermos a diferença de fase entre a onda sendo emitida e o retorno poderíamos calcular a distância entre o sensor e o o objeto.

Considere a animação ao lado. Percebe que para completar um ciclo (percorrer uma distância igual ao um comprimento de onda), a onda necessitou um certo tempo P, ou período? Nesse intervalo, segundo a animação ao lado, foi varrido um ângulo 2pi. Logo: P ~ 2 * pi então o atraso da onda de retorno é proporcional à diferença de fase DF dt ~ DF Combinando estas relações: dt= DF*P/(2*pi). Ou em termos de frequência dt = DF/(2*pi* freq). Como nesse intervalo a onda percorreu a distância sensor/objeto R duas vezes, R = c* dt/2.
R = c*DF/(4*pi* freq) Quando a diferença de fase é igual ou maior a P, é impossível saber quantos ciclos foram completados. Assim sendo, apenas distâncias associadas a diferenças entre zero e P são medidas. O alcance do sistema pode ser aumentado usando ondas com maior comprimento de onda, ou menor frequência.

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