Ein Laser-Entfernungsmesser funktioniert, indem er die Zeit misst, die ein Laserlichtpuls benötigt, um von einem Ziel reflektiert und zum Sender zurückgesendet zu werden. Dies wird als „Flugzeit“-Prinzip bezeichnet, und das Verfahren wird entweder als „Flugzeit“- oder „Puls“-Messung bezeichnet.
Funktionsprinzip
Ein Laser-Entfernungsmesser sendet einen Laserimpuls auf ein Ziel aus. Der Impuls wird dann vom Ziel reflektiert und zurück zum sendenden Gerät (in diesem Fall ein Laser-Entfernungsmesser). Dieses "Time-of-Flight"-Prinzip basiert darauf, dass Laser Licht reist mit ziemlich konstanter Geschwindigkeit durch die Erdatmosphäre. Im Inneren des Messgeräts berechnet ein einfacher Computer schnell die Entfernung zum Ziel. Diese Methode der Entfernungsberechnung ist in der Lage, die Entfernung von der Erde zum Mond auf wenige Zentimeter genau zu messen. Laser-Entfernungsmesser können auch als „Entfernungsmesser“ oder „Laser-Entfernungsmesser“ bezeichnet werden.
Berechnung der Entfernung
Die Entfernung zwischen Meter und Ziel wird durch D=ct/2 angegeben, wobei c der Lichtgeschwindigkeit und t der Zeit für die Hin- und Rückfahrt zwischen Meter und Ziel entspricht. Angesichts der hohen Geschwindigkeit, mit der sich der Puls ausbreitet, und seines Fokus ist diese grobe Berechnung über Entfernungen von Fuß oder Meilen sehr genau, verliert jedoch bei viel kürzeren oder größeren Entfernungen an Genauigkeit.
Warum Laser?
Laser sind fokussierte, intensive Lichtstrahlen, normalerweise mit einer einzigen Frequenz. Sie sind sehr nützlich zum Messen von Entfernungen, da sie sich mit ziemlich konstanten Geschwindigkeiten durch die Atmosphäre bewegen und reisen viel längere Distanzen vor der Divergenz (das Abschwächen und Ausbreiten eines Lichtstrahls) verringert die Wirksamkeit der Meter. Es ist auch weniger wahrscheinlich, dass sich Laserlicht wie weißes Licht zerstreut, was bedeutet, dass Laserlicht eine viel größere Entfernung zurücklegen kann, ohne an Intensität zu verlieren. Im Vergleich zu gewöhnlichem Weißlicht behält ein Laserpuls einen Großteil seiner ursprünglichen Intensität, wenn er vom Ziel reflektiert wird, was bei der Berechnung der Entfernung zu einem Objekt sehr wichtig ist.
Überlegungen
Die Genauigkeit eines Laser-Entfernungsmessers hängt vom ursprünglichen Impuls ab, der zum sendenden Gerät zurückkehrt. Obwohl Laserstrahlen sehr schmal sind und hohe Energien haben, unterliegen sie den gleichen atmosphärischen Verzerrungen wie normales, weißes Licht. Diese atmosphärischen Verzerrungen können es schwierig machen, die Entfernung eines Objekts in der Nähe von Grün oder über große Entfernungen von mehr als 1 Kilometer in Wüstengelände genau abzulesen. Außerdem reflektieren verschiedene Materialien Licht mehr oder weniger stark. Ein Material, das dazu neigt, Licht zu absorbieren oder zu streuen (Diffusion), verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der ursprüngliche Laserpuls zur Berechnung zurückreflektiert werden kann. In Fällen, in denen das Ziel eine diffuse Reflexion aufweist, sollte ein Laserentfernungsmesser mit einer „Phasenverschiebungsmethode“ verwendet werden.
Empfangsoptik
Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, verwenden Laser-Entfernungsmesser eine Methode zur Minimierung des Hintergrundlichts. Zu viel Hintergrundlicht kann die Messung stören, wenn der Sensor einen Teil des Hintergrundlichts mit dem reflektierten Laserpuls verwechselt, was zu einer falschen Entfernungsmessung führt. Ein Laser-Entfernungsmesser, der für den Einsatz unter antarktischen Bedingungen entwickelt wurde, wo intensives Hintergrundlicht erwartet wird, verwendet beispielsweise ein Kombination aus schmalbandigen Filtern, Split-Beam-Frequenzen und einer sehr kleinen Blende, um so viel Interferenzen durch das Hintergrundlicht auszublenden wie möglich.
Anwendungen
Laser-Entfernungsmesser und Entfernungsmesser haben eine Vielzahl von Anwendungen, von der Kartenerstellung bis zum Sport. Sie können verwendet werden, um Karten des Meeresbodens oder von Vegetation befreite topografische Karten zu erstellen. Sie werden im Militär verwendet, um Scharfschützen oder Artillerie, bei der Aufklärung und in der Technik genaue Entfernungen zu Zielen zu erzielen. Ingenieure und Designer verwenden Laser-Entfernungsmesser, um 3D-Modelle von Objekten zu konstruieren. Bogenschützen, Jäger und Golfer verwenden Entfernungsmesser, um die Entfernung zum Ziel zu berechnen.