Jak działają dalmierze laserowe?

Dalmierz laserowy działa na zasadzie pomiaru czasu potrzebnego do odbicia impulsu światła laserowego od celu i zwrócenia go do nadawcy. Jest to znane jako zasada „czasu lotu”, a metoda jest znana jako pomiar „czasu lotu” lub „pulsu”.

Dalmierz laserowy wysyła impuls laserowy na cel. Impuls odbija się następnie od celu iz powrotem do urządzenia wysyłającego (w tym przypadku dalmierza laserowego). Ta zasada „czasu lotu” opiera się na fakcie, że laser lekkie podróże z dość stałą prędkością przez ziemską atmosferę. Wewnątrz miernika prosty komputer szybko oblicza odległość do celu. Ta metoda obliczania odległości umożliwia pomiar odległości od Ziemi do Księżyca z dokładnością do kilku centymetrów. Dalmierze laserowe mogą być również określane jako „dalmierze” lub „dalmierze laserowe”.

Odległość między metrem a celem jest wyrażona wzorem D=ct/2, gdzie c oznacza prędkość światła, a t oznacza czas podróży w obie strony między metrem a celem. Biorąc pod uwagę dużą prędkość, z jaką porusza się impuls i jego skupienie, to przybliżone obliczenie jest bardzo dokładne na odległościach w stopach lub milach, ale traci dokładność na znacznie bliższych lub dalszych odległościach.

Lasery to skupione, intensywne wiązki światła, zwykle o jednej częstotliwości. Są bardzo przydatne do pomiaru odległości, ponieważ przemieszczają się w dość stałym tempie przez atmosferę i podróżują znacznie dłuższe odległości przed dywergencją (osłabieniem i rozchodzeniem się wiązki światła) zmniejszają skuteczność metr. Światło laserowe jest również mniej podatne na rozpraszanie jak światło białe, co oznacza, że ​​światło laserowe może przebyć znacznie większą odległość bez utraty intensywności. W porównaniu ze zwykłym białym światłem, impuls laserowy zachowuje znaczną część swojej pierwotnej intensywności po odbiciu od celu, co jest bardzo ważne przy obliczaniu odległości od obiektu.

Dokładność dalmierza laserowego zależy od pierwotnego impulsu powracającego do urządzenia nadawczego. Mimo że wiązki laserowe są bardzo wąskie i mają wysoką energię, podlegają tym samym zniekształceniom atmosferycznym, które wpływają na normalne, białe światło. Te zniekształcenia atmosferyczne mogą utrudniać dokładny odczyt odległości obiektu w pobliżu zieleni lub na długich dystansach przekraczających 1 kilometr w terenie pustynnym. Ponadto różne materiały odbijają światło w większym lub mniejszym stopniu. Materiał, który ma tendencję do pochłaniania lub rozpraszania światła (dyfuzji), zmniejsza prawdopodobieństwo odbicia oryginalnego impulsu laserowego do obliczeń. W przypadkach, gdy cel ma odbicie rozproszone, należy użyć dalmierza laserowego wykorzystującego „metodę przesunięcia fazowego”.

Aby zapewnić niezawodność, dalmierze laserowe wykorzystują pewną metodę minimalizacji światła tła. Zbyt dużo światła tła może zakłócać pomiar, gdy czujnik myli część światła tła z odbitym impulsem lasera, co skutkuje fałszywym odczytem odległości. Na przykład dalmierz laserowy zaprojektowany do użytku w warunkach Antarktyki, gdzie spodziewane jest intensywne światło w tle, wykorzystuje połączenie wąskopasmowych filtrów, podzielonych częstotliwości wiązki i bardzo małej przesłony, aby zablokować jak najwięcej zakłóceń ze światła tła jak to możliwe.

Dalmierze laserowe i dalmierze mają wiele zastosowań, od tworzenia map po sport. Mogą być używane do tworzenia map dna oceanicznego lub map topograficznych oczyszczonych z roślinności. Są używane w wojsku do określania dokładnej odległości do celów dla snajperów lub artylerii, do zwiadu i inżynierii. Inżynierowie i projektanci wykorzystują dalmierze laserowe do konstruowania modeli 3D obiektów. Łucznicy, myśliwi i golfiści używają dalmierzy do obliczania odległości do celu.