Kaip veikia lazeriniai atstumo matuokliai?

Lazerio atstumo matuoklis veikia matuojant laiką, per kurį lazerio šviesos impulsas atsispindi nuo taikinio ir grąžinamas siuntėjui. Tai vadinama „skrydžio laiko“ principu, o metodas žinomas kaip „skrydžio laikas“ arba „pulso“ matavimas.

Lazerio atstumo matuoklis skleidžia lazerio impulsą taikinyje. Tada impulsas atsispindi nuo taikinio ir grįžta į siunčiantį įrenginį (šiuo atveju - lazerio atstumo matuoklį). Šis „skrydžio laiko“ principas grindžiamas tuo, kad lazeris šviesos 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. Lazerio atstumo matuokliai taip pat gali būti vadinami „nuotolio ieškotojais“ arba „lazerio nuotolio ieškikliais“.

Atstumas tarp skaitiklio ir taikinio nurodomas D = ct / 2, kur c yra lygus šviesos greičiui, o t yra lygus laiko tarpui tarp skaitiklio ir taikinio. Atsižvelgiant į didelį pulso judėjimo greitį ir jo židinį, šis apytikslis skaičiavimas yra labai tikslus pėdų ar mylių atstumu, tačiau praranda tikslumą daug arčiau ar tolimesniais atstumais.

Lazeriai yra fokusuoti, intensyvūs šviesos pluoštai, dažniausiai vieno dažnio. Jie yra labai naudingi matuojant atstumus, nes jie keliauja gana pastoviu greičiu per atmosferą ir keliauja daug didesni atstumai iki divergencijos (šviesos pluošto susilpnėjimas ir išplitimas) sumažina metras. Lazerio šviesa taip pat mažiau sklaidosi kaip balta šviesa, o tai reiškia, kad lazerio šviesa gali nuvažiuoti daug didesnį atstumą neprarasdama intensyvumo. Palyginti su įprasta balta šviesa, lazerio impulsas išlaiko didžiąją dalį savo pradinio intensyvumo, kai atsispindi nuo taikinio, o tai yra labai svarbu apskaičiuojant atstumą iki objekto.

Lazerio atstumo matuoklio tikslumas priklauso nuo pirminio impulso, grįžtančio į siunčiantį įrenginį. Nors lazerio pluoštai yra labai siauri ir turi didelę energiją, jie patiria tuos pačius atmosferos iškraipymus, kurie veikia įprastą baltą šviesą. Dėl šių atmosferos iškraipymų gali būti sunku tiksliai nuskaityti objekto atstumą netoli žalumos arba didelius atstumus, didesnius nei 1 km, dykumos reljefe. Be to, skirtingos medžiagos šviesą atspindi didesniu ar mažesniu laipsniu. Medžiaga, linkusi sugerti ar išsklaidyti šviesą (difuziją), sumažina tikimybę, kad pradinis lazerio impulsas gali būti atspindėtas atgal. Tais atvejais, kai taikinyje yra difuzinis atspindys, turėtų būti naudojamas lazerinis atstumo matuoklis, naudojant „fazės poslinkio metodą“.

Siekiant užtikrinti patikimumą, lazeriniai atstumo matuokliai naudoja tam tikrą metodą, kad sumažintų fono šviesą. Per daug fono šviesos gali trukdyti matuoti, kai jutiklis klaidina tam tikrą fono šviesos dalį atspindintiam lazerio impulsui, todėl atstumas yra klaidingas. Pavyzdžiui, lazerio atstumo matuoklyje, skirtame naudoti Antarkties sąlygomis, kur numatoma intensyvi fono šviesa, naudojamas siauros juostos pločio filtrų, padalytų spindulių dažnių ir labai mažos rainelės derinys, kad būtų išvengta kuo daugiau foninės šviesos trukdžių kaip įmanoma.

Lazerio atstumo matuokliai ir nuotolių ieškikliai yra labai įvairūs, pradedant žemėlapių kūrimu ir baigiant sportu. Jie gali būti naudojami kuriant vandenyno dugno žemėlapius arba topografinius žemėlapius, išvalytus nuo augmenijos. Jie naudojami kariuomenėje, siekiant tiksliai nustatyti snaiperių ar artilerijos taikinius, žvalgybai ir inžinerijai. Inžinieriai ir dizaineriai naudoja lazerinius atstumo matuoklius, kad sukonstruotų 3D objektų modelius. Šauliai, medžiotojai ir golfo žaidėjai naudoja nuotolio ieškiklius, kad apskaičiuotų atstumą iki tikslo.