Temps de vol

Mesurer une distance sans contact signifie ne pas pouvoir utiliser un mètre ou un pied à coulisse : il faut un signal qui atteigne la cible et revienne. La méthode du temps de vol exploite précisément cela : on émet un signal (généralement un faisceau LASER), on mesure le temps qu’il met à revenir et, connaissant la vitesse de propagation, on calcule la distance.

Comme la vitesse de la lumière est connue et constante, le ToF permet des mesures rapides, précises et répétables même à grande distance, et il est insensible à la nature de la surface dans un large éventail de cas.

Comment fonctionne le temps de vol

Le capteur émet un signal lumineux vers la cible ; la lumière est réfléchie et revient au récepteur. En mesurant le temps aller-retour t et connaissant la vitesse de la lumière c, la distance s’obtient par d = c × t / 2. Comme la lumière parcourt environ 30 cm en une nanoseconde, la mesure exige une électronique de temporisation très précise.

Le faisceau LASER rouge visible facilite l’alignement sur le point de mesure et conserve un diamètre réduit même à distance, garantissant une mesure localisée et répétable.

ToF à impulsions et mesure de phase

Il existe deux modes principaux pour mesurer le temps de vol :

• ToF à impulsions : on mesure directement le retard de l’impulsion réfléchie. Cette technique convient aux longues distances et aux cibles peu réfléchissantes.
• Mesure de phase (modulation d’amplitude) : on compare la phase du signal émis et celle du signal reçu. Elle offre une précision élevée (jusqu’au millimètre) sur des distances moyennes et est typique des télémètres industriels de précision.

De nombreux télémètres combinent les deux techniques afin de couvrir une large plage tout en conservant une précision et une fréquence de mesure élevées.

Avantages de la mesure ToF

• Mesure sans contact, même sur des objets en mouvement, chauds ou dangereux.
• Large plage de mesure : de quelques centimètres à des centaines de mètres (davantage avec un réflecteur).
• Précision élevée, jusqu’au millimètre avec la mesure de phase.
• Sorties analogiques et numériques pour l’intégration en automatisation.

Applications et appareils

Le ToF est utilisé pour la mesure de niveau dans les réservoirs et les silos, de position et de déplacement de ponts roulants, de grues et de machines, d’encombrements et de distances en ligne de production, ainsi que dans les systèmes de sécurité et anticollision. Les télémètres LASER industriels distribués par RODER couvrent ces applications : modèles et données techniques dans les pages de catalogue associées.

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Questions fréquentes