Kā darbojas lāzera attāluma mērītāji?

Lāzera attāluma mērītājs darbojas, mērot laiku, kas nepieciešams lāzera gaismas impulsam, lai tas atstarotos no mērķa un atgrieztos sūtītājam. To sauc par "lidojuma laika" principu, un metodi sauc par "lidojuma laika" vai "impulsa" mērījumu.

Lāzera attāluma mērītājs izstaro lāzera impulsu mērķī. Pēc tam impulss atstaro mērķi un atgriežas pie sūtīšanas ierīces (šajā gadījumā lāzera attāluma mērītājs). Šis "lidojuma laika" princips ir balstīts uz faktu, ka lāzers gaismas ceļojumi diezgan pastāvīgā ātrumā caur Zemes atmosfēru. Skaitītāja iekšpusē vienkāršs dators ātri aprēķina attālumu līdz mērķim. Šī attāluma aprēķināšanas metode spēj noteikt attālumu no Zemes līdz Mēnesim dažu centimetru robežās. Lāzera attāluma mērītājus var dēvēt arī par “attāluma meklētājiem” vai “lāzera attāluma meklētājiem”.

Attālumu starp skaitītāju un mērķi izsaka ar D = ct / 2, kur c ir vienāds ar gaismas ātrumu un t ir vienāds ar laiku, kas paredzēts braucienam starp skaitītāju un mērķi. Ņemot vērā pulsa lielo ātrumu un tā fokusu, šis aptuvenais aprēķins ir ļoti precīzs pēdu vai jūdžu attālumā, taču zaudē precizitāti daudz tuvākos vai tālākos attālumos.

Lāzeri ir fokusēti, intensīvi gaismas stari, parasti ar vienu frekvenci. Tie ir ļoti noderīgi, mērot attālumus, jo ceļo ar diezgan nemainīgu ātrumu caur atmosfēru un ceļojumiem daudz lielāki attālumi pirms atšķirības (gaismas staru vājināšanās un izplatīšanās) samazina Efektivitātes efektivitāti skaitītājs. Lāzera gaisma arī mazāk izkliedējas kā balta gaisma, kas nozīmē, ka lāzera gaisma var pārvietoties daudz lielākā attālumā, nezaudējot intensitāti. Salīdzinot ar parasto balto gaismu, lāzera impulss, atstarojoties no mērķa, saglabā lielu daļu sākotnējās intensitātes, kas ir ļoti svarīgi, aprēķinot attālumu līdz objektam.

Lāzera attāluma mērītāja precizitāte ir atkarīga no sākotnējā impulsa atgriešanās sūtīšanas ierīcē. Lai arī lāzera stari ir ļoti šauri un ar lielu enerģiju, uz tiem attiecas tie paši atmosfēras izkropļojumi, kas ietekmē normālu, baltu gaismu. Šie atmosfēras izkropļojumi var apgrūtināt precīzu objekta attāluma nolasīšanu apstādījumu tuvumā vai lielos attālumos, kas pārsniedz 1 kilometru tuksneša reljefā. Arī dažādi materiāli atstaro gaismu lielākā vai mazākā mērā. Materiāls, kam ir tendence absorbēt vai izkliedēt gaismu (difūziju), samazina iespēju, ka sākotnējo lāzera impulsu var atspoguļot atpakaļ aprēķinam. Gadījumos, kad mērķim ir izkliedēta atstarošana, jāizmanto lāzera attāluma mērītājs, izmantojot “fāzes nobīdes metodi”.

Lai nodrošinātu uzticamību, lāzera attāluma mērītāji izmanto kādu metodi, lai samazinātu fona apgaismojumu. Pārāk daudz fona gaismas var traucēt mērījumu veikšanu, ja sensors kļūdaina kādu fona gaismas daļu atstarotajam lāzera impulsam, kā rezultātā attāluma nolasīšana ir nepareiza. Piemēram, lāzera attāluma mērītājs, kas paredzēts izmantošanai Antarktikas apstākļos, kur gaidāma intensīva fona gaisma, izmanto šauru joslas platuma filtru, sadalītu staru frekvenču un ļoti mazas varavīksnenes kombinācija, lai bloķētu tik daudz fona gaismas traucējumu pēc iespējas.

Lāzera attāluma mērītājiem un attāluma meklētājiem ir plašs pielietojums, sākot no karšu izgatavošanas līdz sportam. Tos var izmantot, lai izveidotu okeāna dibena kartes vai topogrāfijas kartes, kas attīrītas no veģetācijas. Tos izmanto militārajā jomā, lai nodrošinātu precīzu attālumu līdz snaiperu vai artilērijas mērķiem, izlūkošanai un inženierzinātnēm. Inženieri un dizaineri izmanto lāzera attāluma mērītājus, lai izveidotu objektu 3D modeļus. Loka šāvēji, mednieki un golfa spēlētāji izmanto attāluma meklētāju, lai aprēķinātu attālumu līdz mērķim.