Jak działa laserowy miernik odległości?

Laserowy miernik odległości działa poprzez pomiar czasu, jaki zajmuje impuls światła laserowego, który ma być odbity od celu i zwrócony do nadawcy. Jest to znane jako zasada "czas lotu", a metoda jest znana jako pomiar "czasu lotu" lub "impulsu".

Zasada działania

Laserowy miernik odległości emituje impuls lasera w celu. Następnie impuls odbija się od celu i z powrotem do urządzenia wysyłającego (w tym przypadku laserowego miernika odległości). Ta zasada "czasu lotu" opiera się na fakcie, że światło laserowe przemieszcza się z dość stałą prędkością przez atmosferę Ziemi. Wewnątrz miernika prosty komputer szybko oblicza odległość do celu. Ta metoda obliczania odległości jest w stanie mierzyć odległość od Ziemi do Księżyca w ciągu kilku centymetrów. Laserowe mierniki odległości mogą być również określane jako "dalmierze zasięgu" lub "dalmierze laserowe".

Obliczanie odległości

Odległość między licznikiem a celem jest określona przez D=ct/2, gdzie c jest równa prędkości światła i t jest równa czasowi podróży w obie strony między metrem a celem. Biorąc pod uwagę dużą prędkość, z jaką porusza się puls i jego ostrość, to przybliżone obliczenie jest bardzo dokładne na odległości stóp lub mil, ale traci dokładność na znacznie bliższych lub większych odległościach.

Dlaczego lasery?

Lasery są skoncentrowane, intensywne wiązki światła, zwykle o jednej częstotliwości. Są one bardzo przydatne do pomiaru odległości, ponieważ przemieszczają się z dość stałymi prędkościami przez atmosferę i podróżują znacznie na znacznie dłuższe odległości przed rozbieżnością (osłabienie i rozprzestrzenianie się wiązki światła) zmniejsza skuteczność miernika. Światło laserowe jest również mniej prawdopodobne, aby rozproszyć jak białe światło, co oznacza, że światło laserowe może podróżować znacznie większą odległość bez utraty intensywności. W porównaniu ze zwykłym białym światłem, impuls laserowy zachowuje znaczną część swojej pierwotnej intensywności po odbitym od celu, co jest bardzo ważne przy obliczaniu odległości od obiektu.

Zagadnienia dotyczące

Dokładność laserowego miernika odległości zależy od oryginalnego impulsu powracającego do urządzenia wysyłającego. Mimo że wiązki laserowe są bardzo wąskie i mają wysoką energię, podlegają tym samym zniekształceniom atmosferycznym, które wpływają na normalne, białe światło. Te zakłócenia atmosferyczne mogą utrudniać dokładny odczyt odległości obiektu w pobliżu zieleni lub na długich dystansach ponad 1 kilometra w pustynnym terenie. Ponadto różne materiały odbijają światło w większym lub mniejszym stopniu. Materiał, który ma tendencję do pochłaniania lub rozpraszania światła (dyfuzji) zmniejsza prawdopodobieństwo, że oryginalny impuls laserowy może zostać odbity w celu obliczenia. W przypadkach, gdy cel ma rozproszone odbicie, należy zastosować laserowy miernik odległości przy użyciu "metody zmiany fazowej".

Odbiór optyki

Aby zapewnić niezawodność, laserowe mierniki odległości wykorzystują pewną metodę minimalizowania światła tła. Zbyt duża ilość światła tła może zakłócać pomiar, gdy czujnik pomyli część światła tła dla odbitego impulsu laserowego, co skutkuje fałszywym odczytem odległości. Na przykład laserowy miernik odległości przeznaczony do stosowania w warunkach Antarktyki, gdzie spodziewane jest intensywne światło tła, wykorzystuje kombinację filtrów wąskiej szerokości pasma, częstotliwości podzielonej wiązki i bardzo małej tęczówki, aby zablokować jak najwięcej zakłóceń ze światła tła.

Aplikacji

Laserowe mierniki odległości i dalmierze mają szeroki zakres zastosowań, od tworzenia map po sport. Mogą być używane do tworzenia map dna oceanu lub map topograficznych oczyszczonych z roślinności. Są one używane w wojsku, aby zapewnić dokładną odległość do celów dla snajperów lub artylerii, do rozpoznania i inżynierii. Inżynierowie i projektanci używają laserowych mierników odległości do konstruowania modeli obiektów 3D. Łucznicy, myśliwi i golfiści zatrudniają dalmierze, aby obliczyć odległość do celu.