Un distanziometro laser funziona misurando il tempo impiegato da un impulso di luce laser per essere riflesso da un bersaglio e restituito al mittente. Questo è noto come il principio del "tempo di volo" e il metodo è noto come misurazione del "tempo di volo" o "impulso".
Principio operativo
Un distanziometro laser emette un impulso laser su un bersaglio. L'impulso quindi si riflette sul bersaglio e torna al dispositivo di invio (in questo caso, un distanziometro laser). Questo principio del "tempo di volo" si basa sul fatto che il laser viaggi leggeri a una velocità abbastanza costante attraverso l'atmosfera terrestre. All'interno del misuratore, un semplice computer calcola rapidamente la distanza dal bersaglio. Questo metodo di calcolo della distanza è in grado di misurare la distanza dalla Terra alla luna entro pochi centimetri. I distanziometri laser possono anche essere indicati come "telemetri" o "telemetri laser".
Calcolare la distanza
La distanza tra il metro e l'obiettivo è data da D=ct/2, dove c è uguale alla velocità della luce e t è uguale alla quantità di tempo per il viaggio di andata e ritorno tra metro e obiettivo. Data l'elevata velocità con cui viaggia l'impulso e la sua messa a fuoco, questo calcolo approssimativo è molto accurato su distanze di piedi o miglia, ma perde precisione su distanze molto più vicine o più lontane.
Perché i laser?
I laser sono fasci di luce concentrati e intensi, solitamente di una singola frequenza. Sono molto utili per misurare le distanze perché viaggiano a velocità abbastanza costanti attraverso l'atmosfera e viaggiano distanze molto maggiori prima della divergenza (l'indebolimento e la diffusione di un raggio di luce) riduce l'efficacia del metro. La luce laser ha anche meno probabilità di disperdersi come la luce bianca, il che significa che la luce laser può percorrere una distanza molto maggiore senza perdere intensità. Rispetto alla normale luce bianca, un impulso laser mantiene gran parte della sua intensità originale quando viene riflesso dal bersaglio, il che è molto importante quando si calcola la distanza da un oggetto.
Considerazioni
La precisione di un distanziometro laser dipende dall'impulso originale che ritorna al dispositivo di invio. Anche se i raggi laser sono molto stretti e hanno energie elevate, sono soggetti alle stesse distorsioni atmosferiche che influenzano la normale luce bianca. Queste distorsioni atmosferiche possono rendere difficile ottenere una lettura accurata della distanza di un oggetto vicino alla vegetazione o su lunghe distanze superiori a 1 chilometro in un terreno desertico. Inoltre, materiali diversi riflettono la luce in misura maggiore o minore. Un materiale che tende ad assorbire o disperdere la luce (diffusione) riduce la probabilità che l'impulso laser originale possa essere riflesso indietro per il calcolo. Nei casi in cui il target ha una riflessione diffusa, dovrebbe essere utilizzato un distanziometro laser che utilizza un "metodo di sfasamento".
Ottica di ricezione
Per garantire l'affidabilità, i distanziometri laser utilizzano un metodo per ridurre al minimo la luce di fondo. Troppa luce di fondo può interferire con la misurazione quando il sensore scambia una parte della luce di fondo per l'impulso laser riflesso, determinando una falsa lettura della distanza. Ad esempio, un distanziometro laser progettato per l'uso in condizioni antartiche, dove è prevista un'intensa luce di fondo, impiega a combinazione di filtri a larghezza di banda stretta, frequenze del fascio diviso e un diaframma molto piccolo per bloccare la maggior parte delle interferenze dalla luce di fondo il più possibile.
Applicazioni
I distanziometri laser e i telemetri hanno un'ampia varietà di usi, dalla creazione di mappe allo sport. Possono essere utilizzati per creare mappe del fondale oceanico o mappe topografiche ripulite dalla vegetazione. Sono utilizzati in campo militare per fornire la distanza esatta agli obiettivi per i cecchini o l'artiglieria, per la ricognizione e per l'ingegneria. Ingegneri e progettisti utilizzano distanziometri laser per costruire modelli 3D di oggetti. Arcieri, cacciatori e giocatori di golf utilizzano tutti i telemetri per calcolare la distanza dal bersaglio.
