Los instrumentos electrónicos para la medición de distancias (IEMD) miden longitudes de terreno comparando una línea de longitud desconocida con la longitud de onda conocida de la energía electromagnética modulada con la que trabajan, en esta entrada, trataré de explicar su funcionamiento.
La energía electromagnética se propaga a través de la atmósfera de acuerdo con la siguiente ecuación:
Donde:
V: Es la velocidad de la energía electromagnética en metros por segundo.
f : La frecuencia de modulación de la energía en Hertz.
l: La longitud de onda en metros.
Esta propagación puede representarse mediante una curva senoidal, en la cual se ve una longitud de onda o ciclo. Las secciones de longitud de onda o la posición de puntos a lo largo de la longitud de onda están dadas por ángulos de fase. Así, un ángulo de fase de 360° representa un ciclo completo o un punto en el extremo de una longitud de onda, en tanto que 180° corresponden a media longitud de onda o al punto medio. Una posición intermedia a lo largo de una longitud de onda, con un ángulo de fase de 135°, es 135/360 o 0.375 de una longitud de onda.
En los distanciómetros la frecuencia puede controlarse con toda precisión, pero la velocidad varía con la temperatura, la presión y la humedad atmosféricas. En consecuencia, la longitud de onda y la frecuencia deben variar de conformidad con la ecuación V = fl
En el procedimiento para medir distancias electrónicamente, un dispositivo IEMD, centrado en la estación A, transmite a la estación B una señal portadora de energía electromagnética sobre la cual se ha superpuesto o modulado una frecuencia de referencia. La señal regresa desde el reflector en la estación B hasta el proyector, por lo que su recorrido es igual al doble de la distancia inclinada AB. La energía electromagnética modulada está representada por una serie de senoides, cada una con una longitud de onda l.
Los IEMD empleados en topografía trabajan por medición del desfasamiento (o desplazamiento de fase). En este sistema, la energía que regresa experimenta un cambio de fase completo de 360°, por cada múltiplo par de exactamente la mitad de la longitud de las ondas entre los puntos extremos de la línea. Por tanto, si la distancia es precisamente igual a un múltiplo par de la semilongitud de onda, el cambio de fase deberá ser cero.
En las estaciones A y B están separadas exactamente por ocho semilongitudes de onda; por tanto, el cambio de fase es cero.
Es muy poco común el que una distancia a medir sea exactamente un número entero de longitudes de onda, en lugar de esto se presentan algunas fracciones de longitud de onda, como el valor p. La distancia L entre el IEMD y el reflector se expresa como:
Donde:
L: Es la longitud a determinar.
n: Es el número de longitudes de onda completas.
l: Es la longitud de onda.
p: Parte fraccionaria de longitud de onda.
La medición electrónica de distancias queda definida entonces como una medición indirecta ya que la magnitud que en realidad medimos es el tiempo de viaje de una señal electromagnética, vale la pena destacar que también es necesario tomar en consideración el coeficiente de refracción del medio (Ley de Snell) así como los cambios de densidad y que, por supuesto, la precisión de nuestra medición dependerá directamente de la precisión con la que el equipo pueda medir el tiempo.
