Πώς λειτουργούν οι μετρητές απόστασης λέιζερ;

Ένας μετρητής απόστασης λέιζερ λειτουργεί χρησιμοποιώντας τη μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται ένας παλμός φωτός λέιζερ για να αντανακλάται από έναν στόχο και να επιστραφεί στον αποστολέα. Αυτό είναι γνωστό ως η αρχή του «χρόνου πτήσης» και η μέθοδος είναι γνωστή ως μέτρηση «χρόνου πτήσης» ή «παλμού».

Ένας μετρητής απόστασης λέιζερ εκπέμπει έναν παλμό λέιζερ σε έναν στόχο. Ο παλμός στη συνέχεια αντανακλά τον στόχο και επιστρέφει στη συσκευή αποστολής (στην περίπτωση αυτή, ένα μετρητή απόστασης λέιζερ). Αυτή η αρχή «ώρα πτήσης» βασίζεται στο γεγονός ότι το λέιζερ το φως ταξιδεύει με αρκετά σταθερή ταχύτητα μέσω της γήινης ατμόσφαιρας. Μέσα στο μετρητή, ένας απλός υπολογιστής υπολογίζει γρήγορα την απόσταση προς τον στόχο. Αυτή η μέθοδος υπολογισμού απόστασης μπορεί να μετρήσει την απόσταση από τη Γη έως το φεγγάρι μέσα σε λίγα εκατοστά. Οι μετρητές απόστασης λέιζερ μπορούν επίσης να αναφέρονται ως «εύρη εύρους» ή «ανιχνευτές εύρους λέιζερ».

Η απόσταση μεταξύ του μετρητή και του στόχου δίνεται από D = ct / 2, όπου το c ισούται με την ταχύτητα του φωτός και το t ισούται με το χρονικό διάστημα για τη διαδρομή μετ 'επιστροφής μεταξύ του μετρητή και του στόχου. Λαμβάνοντας υπόψη την υψηλή ταχύτητα με την οποία ο παλμός ταξιδεύει και την εστίασή του, αυτός ο τραχύς υπολογισμός είναι πολύ ακριβής σε αποστάσεις ποδιών ή μιλίων, αλλά χάνει ακρίβεια σε πολύ πιο κοντά ή μακρινές αποστάσεις.

Τα λέιζερ είναι εστιασμένα, έντονες ακτίνες φωτός, συνήθως με μία μόνο συχνότητα. Είναι πολύ χρήσιμα για τη μέτρηση αποστάσεων, επειδή ταξιδεύουν με αρκετά σταθερούς ρυθμούς μέσω της ατμόσφαιρας και ταξιδεύουν πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις πριν από την απόκλιση (η αποδυνάμωση και η εξάπλωση μιας δέσμης φωτός) μειώνει την αποτελεσματικότητα του μετρητής. Το φως λέιζερ είναι επίσης λιγότερο πιθανό να διασκορπιστεί όπως το λευκό φως, πράγμα που σημαίνει ότι το φως λέιζερ μπορεί να διανύσει πολύ μεγαλύτερη απόσταση χωρίς να χάσει την ένταση. Σε σύγκριση με το συνηθισμένο λευκό φως, ένας παλμός λέιζερ διατηρεί μεγάλο μέρος της αρχικής του έντασης όταν ανακλάται από τον στόχο, κάτι που είναι πολύ σημαντικό κατά τον υπολογισμό της απόστασης από ένα αντικείμενο.

Η ακρίβεια ενός μετρητή απόστασης λέιζερ εξαρτάται από τον αρχικό παλμό που επιστρέφει στη συσκευή αποστολής. Παρόλο που οι ακτίνες λέιζερ είναι πολύ στενές και έχουν υψηλή ενέργεια, υπόκεινται στις ίδιες ατμοσφαιρικές παραμορφώσεις που επηρεάζουν το κανονικό, λευκό φως. Αυτές οι ατμοσφαιρικές παραμορφώσεις μπορεί να δυσκολεύονται να λάβουν ακριβή ανάγνωση της απόστασης ενός αντικειμένου κοντά στο πράσινο ή σε μεγάλες αποστάσεις πάνω από 1 χιλιόμετρο σε ερημικό έδαφος. Επίσης, διαφορετικά υλικά αντανακλούν το φως σε μεγαλύτερους ή μικρότερους βαθμούς. Ένα υλικό που τείνει να απορροφά ή να διασκορπίζει φως (διάχυση) μειώνει την πιθανότητα ο αρχικός παλμός λέιζερ να ανακλάται για υπολογισμό. Σε περιπτώσεις όπου ο στόχος έχει διάχυτη ανάκλαση, θα πρέπει να χρησιμοποιείται ένας μετρητής απόστασης λέιζερ που χρησιμοποιεί μια «μέθοδο μετατόπισης φάσης».

Για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία, οι μετρητές απόστασης λέιζερ χρησιμοποιούν κάποια μέθοδο για την ελαχιστοποίηση του φωτός του φόντου. Πολύ φως φόντου μπορεί να επηρεάσει τη μέτρηση όταν ο αισθητήρας κάνει λάθος σε κάποιο μέρος του φωτός φόντου για τον ανακλώμενο παλμό λέιζερ, με αποτέλεσμα μια εσφαλμένη ανάγνωση απόστασης. Για παράδειγμα, ένας μετρητής απόστασης λέιζερ σχεδιασμένος για χρήση σε συνθήκες της Ανταρκτικής, όπου αναμένεται έντονο φως φόντου, χρησιμοποιεί ένα συνδυασμός στενών φίλτρων εύρους ζώνης, συχνοτήτων διαχωρισμένης δέσμης και πολύ μικρής ίριδας για να αποκλείσετε όσο το δυνατόν περισσότερες παρεμβολές από το φως φόντου όσο το δυνατόν.

Οι μετρητές απόστασης λέιζερ και τα εύρη εύρους έχουν μεγάλη ποικιλία χρήσεων, από τη χαρτογράφηση έως τον αθλητισμό. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία χαρτών του πυθμένα του ωκεανού ή τοπογραφικών χαρτών που έχουν καθαριστεί από βλάστηση. Χρησιμοποιούνται στο στρατό για να παρέχουν ακριβή απόσταση σε στόχους για σκοπευτές ή πυροβολικό, για αναγνώριση και για μηχανική. Οι μηχανικοί και οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν μετρητές απόστασης λέιζερ για την κατασκευή τρισδιάστατων μοντέλων αντικειμένων. Οι τοξότες, οι κυνηγοί και οι παίκτες γκολφ απασχολούν όλους τους ανιχνευτές εύρους για να υπολογίσουν την απόσταση από τον στόχο.