כיצד עובדים מדי מרחק לייזר?

מד מרחק לייזר עובד על ידי שימוש במדידת הזמן שלוקח לו דופק של אור לייזר להחזר מעל המטרה ומוחזר לשולח. זה ידוע כעקרון "זמן הטיסה", והשיטה מכונה מדידת "זמן טיסה" או "דופק".

מד מרחק לייזר פולט דופק לייזר במטרה. לאחר מכן הדופק משתקף מהמטרה ובחזרה למכשיר השולח (במקרה זה, מד מרחק לייזר). עיקרון "זמן מעוף" זה מבוסס על העובדה שלייזר נסיעות קלות במהירות קבועה למדי דרך האטמוספירה של כדור הארץ. בתוך המונה, מחשב פשוט מחשב במהירות את המרחק ליעד. שיטה זו לחישוב מרחק מסוגלת למדוד את המרחק מכדור הארץ לירח תוך כמה סנטימטרים. מדי מרחקי לייזר עשויים להתייחס גם כ"מוצאי טווחים "או" מציאי טווח לייזר ".

המרחק בין המטר למטרה ניתן על ידי D = ct / 2, כאשר c שווה למהירות האור ו- t שווה לפרק הזמן הלוך ושוב בין מטר ליעד. בהתחשב במהירות הגבוהה בה הדופק עובר ובמיקודו, חישוב גס זה מדויק מאוד למרחקים של רגליים או מיילים, אך מאבד דיוק לאורך מרחקים קרובים או רחוקים הרבה יותר.

לייזרים הם אלומות אור ממוקדות, עזות, לרוב בתדר יחיד. הם שימושיים מאוד למדידת מרחקים מכיוון שהם נוסעים בקצב קבוע למדי דרך האווירה ונוסעים מרחקים ארוכים הרבה יותר לפני סטייה (היחלשות והתפשטות אלומת אור) מפחיתה את היעילות של מטר. אור לייזר גם פחות מתפזר כמו אור לבן, מה שאומר שאור לייזר יכול לעבור מרחק גדול בהרבה מבלי לאבד מעוצמתו. בהשוואה לאור לבן רגיל, דופק לייזר שומר על הרבה מעוצמתו המקורית כאשר הוא מוחזר מחוץ למטרה, דבר חשוב מאוד בחישוב המרחק לאובייקט.

הדיוק של מד מרחק לייזר תלוי בדופק המקורי שחוזר למכשיר השולח. למרות שקורות הלייזר צרות מאוד ובעלות אנרגיות גבוהות, הן נתונות לאותם עיוותים אטמוספריים המשפיעים על אור לבן רגיל. עיוותים אטמוספריים אלה עשויים להקשות על קריאה מדויקת של מרחק אובייקט ליד ירק או על פני מרחקים ארוכים של יותר מקילומטר שטח מדברי. כמו כן, חומרים שונים מחזירים אור בדרגות פחות או יותר. חומר שנוטה לספוג או לפזר אור (דיפוזיה) מקטין את הסבירות שדופק הלייזר המקורי יכול להיות מוחזר חזרה לחישוב. במקרים בהם למטרה יש השתקפות מפוזרת, יש להשתמש במד מרחק לייזר בשיטת "העברת פאזה".

כדי להבטיח אמינות, מדי מרחק לייזר משתמשים בשיטה כלשהי כדי למזער את אור הרקע. יותר מדי אור רקע יכול להפריע למדידה כאשר החיישן טועה בחלק מאור הרקע לדופק הלייזר המוחזר, וכתוצאה מכך קריאת מרחק שגויה. לדוגמא, מד מרחק לייזר המיועד לשימוש בתנאים אנטארקטיים, שבהם צפוי אור רקע עז, מפעיל א שילוב של מסנני רוחב פס צרים, תדרי קרן מפוצלים ואירוס קטן מאוד כדי לחסום הפרעות רבות מאור הרקע ככל האפשר.

למדי מרחק לייזר ולמוצאי טווחים יש מגוון רחב של שימושים, החל מיצירת מפות ועד ספורט. בעזרתם ניתן ליצור מפות של קרקעית האוקיאנוס או מפות טופוגרפיה מנוקות מצמחייה. הם משמשים בצבא כדי לספק מרחק מדויק למטרות צלפים או ארטילריה, לסיור ולהנדסה. מהנדסים ומעצבים משתמשים במדי מרחק לייזר כדי לבנות מודלים תלת ממדיים של אובייקטים. קשתים, ציידים וגולפנים מעסיקים כולם מחפשי טווח לחישוב המרחק ליעד.