Hoe werken laserafstandsmeters?

Een laserafstandsmeter werkt door de tijd te meten die een puls van laserlicht nodig heeft om door een doel te worden weerkaatst en terug te keren naar de afzender. Dit staat bekend als het "time of flight"-principe en de methode staat bekend als "time of flight" of "pulse" -meting.

Een laserafstandsmeter zendt een laserpuls uit op een doel. De puls weerkaatst vervolgens van het doel en terug naar het verzendende apparaat (in dit geval een laserafstandsmeter). Dit "time of flight"-principe is gebaseerd op het feit dat laser lichte reizen met een vrij constante snelheid door de atmosfeer van de aarde. In de meter berekent een eenvoudige computer snel de afstand tot het doel. Deze methode van afstandsberekening is in staat om de afstand van de aarde tot de maan binnen enkele centimeters te meten. Laserafstandsmeters kunnen ook "afstandsmeters" of "laserafstandsmeters" worden genoemd.

De afstand tussen de meter en het doel wordt gegeven door D=ct/2, waarbij c gelijk is aan de lichtsnelheid en t gelijk is aan de hoeveelheid tijd voor de heen- en terugreis tussen de meter en het doel. Gezien de hoge snelheid waarmee de puls reist en de focus, is deze ruwe berekening zeer nauwkeurig over afstanden van voeten of mijlen, maar verliest de nauwkeurigheid over veel kleinere of grotere afstanden.

Lasers zijn gefocuste, intense lichtstralen, meestal met een enkele frequentie. Ze zijn erg handig voor het meten van afstanden omdat ze met vrij constante snelheden door de atmosfeer reizen en reizen veel grotere afstanden voor divergentie (het verzwakken en uitspreiden van een lichtstraal) vermindert de werkzaamheid van de meter. Laserlicht verspreidt zich ook minder snel zoals wit licht, wat betekent dat laserlicht een veel grotere afstand kan afleggen zonder aan intensiteit in te boeten. Vergeleken met gewoon wit licht behoudt een laserpuls veel van zijn oorspronkelijke intensiteit wanneer deze door het doel wordt gereflecteerd, wat erg belangrijk is bij het berekenen van de afstand tot een object.

De nauwkeurigheid van een laserafstandsmeter hangt af van de oorspronkelijke puls die terugkeert naar het verzendende apparaat. Hoewel laserstralen erg smal zijn en hoge energieën hebben, zijn ze onderhevig aan dezelfde atmosferische vervormingen die normaal, wit licht beïnvloeden. Deze atmosferische vervormingen kunnen het moeilijk maken om een ​​nauwkeurige meting te krijgen van de afstand van een object in de buurt van groen of over lange afstanden van meer dan 1 kilometer in woestijngebied. Ook reflecteren verschillende materialen licht in meer of mindere mate. Een materiaal dat de neiging heeft om licht te absorberen of te verstrooien (diffusie), verkleint de kans dat de oorspronkelijke laserpuls kan worden teruggekaatst voor berekening. In gevallen waar het doel diffuse reflectie heeft, moet een laserafstandsmeter worden gebruikt die een "faseverschuivingsmethode" gebruikt.

Om de betrouwbaarheid te garanderen, gebruiken laserafstandsmeters een methode om achtergrondlicht te minimaliseren. Te veel achtergrondlicht kan de meting verstoren wanneer de sensor een deel van het achtergrondlicht vergist voor de gereflecteerde laserpuls, wat resulteert in een verkeerde afstandsmeting. Een laserafstandsmeter die bijvoorbeeld is ontworpen voor gebruik in Antarctische omstandigheden, waar intens achtergrondlicht wordt verwacht, maakt gebruik van een combinatie van filters met smalle bandbreedte, gesplitste bundelfrequenties en een zeer kleine iris om zoveel mogelijk interferentie van achtergrondlicht te blokkeren als mogelijk.

Laserafstandsmeters en afstandsmeters hebben een breed scala aan toepassingen, van kaarten maken tot sporten. Ze kunnen worden gebruikt om kaarten van de oceaanbodem of topografische kaarten te maken die zijn ontdaan van vegetatie. Ze worden in het leger gebruikt om de exacte afstand tot doelen te bepalen voor sluipschutters of artillerie, voor verkenningen en voor engineering. Ingenieurs en ontwerpers gebruiken laserafstandsmeters om 3D-modellen van objecten te construeren. Boogschutters, jagers en golfers gebruiken allemaal afstandsmeters om de afstand tot het doel te berekenen.