Kaip veikia lazerinis atstumo matuoklis?

Lazerinis atstumo matuoklis veikia matuodamas laiką, per kurį lazerio šviesos impulsas atsispindi nuo taikinio ir grąžinamas siuntėjui. Tai vadinama "skrydžio laiko" principu, o metodas vadinamas "skrydžio laiku" arba "pulso" matavimu.

Veikimo principas

Lazerinis atstumo matuoklis skleidžia lazerio impulsą į taikinį. Tada pulsas atspindi tikslą ir atgal į siuntimo įtaisą (šiuo atveju lazerinį atstumo matuoklį). Šis "skrydžio laiko" principas grindžiamas tuo, kad lazerio šviesa keliauja gana pastoviu greičiu per Žemės atmosferą. Skaitiklio viduje paprastas kompiuteris greitai apskaičiuoja atstumą iki taikinio. Šis atstumo skaičiavimo metodas gali išmatuoti atstumą nuo Žemės iki Mėnulio per kelis centimetrus. Lazeriniai atstumo matuokliai taip pat gali būti vadinami "diapazono ieškikliais" arba "lazerinio diapazono ieškikliais".

Atstumo skaičiavimas

Atstumas tarp skaitiklio ir taikinio nurodytas D=ct/2, kur c lygus šviesos greičiui ir t lygus kelionės pirmyn ir atgal tarp skaitiklio ir taikinio laikui. Atsižvelgiant į didelį greitį, kuriuo pulsas keliauja, ir jo fokusavimą, šis grubus skaičiavimas yra labai tikslus pėdų ar mylių atstumu, bet praranda tikslumą daug arčiau ar toliau.

Kodėl lazeriai?

Lazeriai yra sutelkti, intensyvios šviesos spinduliai, paprastai vieno dažnio. Jie yra labai naudingi matuojant atstumus, nes jie keliauja gana pastoviais tempais per atmosferą ir keliauja daug ilgesniais atstumais prieš skirtumus (susilpnėjimas ir plitimas iš šviesos spindulio) sumažina skaitiklio efektyvumą. Lazerio šviesa taip pat yra mažiau tikėtina, kad išsklaidyti kaip balta šviesa, o tai reiškia, kad lazerio šviesa gali keliauti daug didesnį atstumą neprarandant intensyvumo. Palyginti su įprasta balta šviesa, lazerio impulsas išlaiko didelę dalį savo pradinio intensyvumo, kai atsispindi nuo tikslo, kuris yra labai svarbus apskaičiuojant atstumą iki objekto.

Aplinkybes

Lazerinio atstumo matuoklio tikslumas priklauso nuo pradinio impulso grįžimo į siuntimo įrenginį. Nors lazerio spinduliai yra labai siauri ir turi didelę energiją, jie patiria tuos pačius atmosferos iškraipymus, kurie veikia normalią, baltą šviesą. Dėl šių atmosferos iškraipymų gali būti sunku tiksliai perskaityti objekto atstumą šalia žalumos arba didesniu nei 1 kilometro atstumu dykumos vietovėje. Be to, skirtingos medžiagos atspindi šviesą didesniu ar mažesniu laipsniu. Medžiaga, kuri linkusi sugerti arba išsklaidyti šviesą (difuzija), sumažina tikimybę, kad pradinis lazerio impulsas gali atsispindėti skaičiavimuose. Tais atvejais, kai taikinys turi difuzinį atspindį, turėtų būti naudojamas lazerinis atstumo matuoklis, naudojant "fazės poslinkio metodą".

Optikos gavimas

Siekiant užtikrinti patikimumą, lazeriniai atstumo matuokliai naudoja tam tikrą metodą, kad sumažintų foninę šviesą. Per daug foninės šviesos gali trukdyti matavimui, kai jutiklis su klaidomis tam tikrą foninės šviesos dalį atspindi lazerio impulsui, todėl klaidingai skaitomas atstumas. Pavyzdžiui, lazerinis atstumo matuoklis, skirtas naudoti Antarktidos sąlygomis, kur tikimasi intensyvios foninės šviesos, naudoja siauro pralaidumo filtrų, padalintų spindulių dažnių ir labai mažos rainelės derinį, kad būtų galima užblokuoti kuo daugiau trukdžių iš fono šviesos.

Programos

Lazeriniai atstumo matuokliai ir diapazono ieškikliai turi platų naudojimo būdų spektrą, nuo žemėlapių kūrimo iki sporto. Jie gali būti naudojami kuriant vandenyno dugno žemėlapius arba topografijos žemėlapius, išvalytus nuo augmenijos. Jie naudojami kariuomenėje, siekiant užtikrinti tikslų atstumą iki snaiperių ar artilerijos taikinių, žvalgybos ir inžinerijos. Inžinieriai ir dizaineriai naudoja lazerinius atstumo matuoklius, kad sukurtų 3D objektų modelius. Lankininkai, medžiotojai ir golfo žaidėjai visi dirba diapazonas ieškikliai apskaičiuoti atstumą iki tikslo.