Cum funcționează contoare laser la distanță?

Un distometru laser funcționează prin măsurarea timpului necesar unui impuls de lumină laser pentru a fi reflectat de pe o țintă și returnat expeditorului. Acest lucru este cunoscut ca principiul „timpul zborului”, iar metoda este cunoscută fie ca măsurare „timpul zborului”, fie „măsurarea pulsului”.

Un distometru laser emite un impuls de laser la o țintă. Pulsul se reflectă apoi de pe țintă și se întoarce la dispozitivul de expediere (în acest caz, un distometru laser). Acest principiu al „timpului de zbor” se bazează pe faptul că laserul călătorii ușoare cu o viteză destul de constantă prin atmosfera Pământului. În interiorul contorului, un computer simplu calculează rapid distanța până la țintă. Această metodă de calcul al distanței este capabilă să măsoare distanța de la Pământ la Lună în câțiva centimetri. Distanțele laser pot fi, de asemenea, denumite „telemetre” sau „telemetre laser”.

Distanța dintre metru și țintă este dată de D = ct / 2, unde c este egal cu viteza luminii și t este egală cu timpul pentru călătoria dus-întors între metru și țintă. Având în vedere viteza mare cu care se deplasează pulsul și focalizarea acestuia, acest calcul dur este foarte precis pe distanțe de picioare sau mile, dar pierde precizia pe distanțe mult mai apropiate sau mai îndepărtate.

Laserele sunt fascicule de lumină concentrate, intense, de obicei cu o singură frecvență. Sunt foarte utile pentru măsurarea distanțelor, deoarece călătoresc la viteze destul de constante prin atmosferă și călătorie distanțe mult mai mari înainte de divergență (slăbirea și răspândirea unui fascicul de lumină) reduce eficacitatea metru. Lumina laser este, de asemenea, mai puțin probabil să se disperseze ca lumina albă, ceea ce înseamnă că lumina laser poate parcurge o distanță mult mai mare fără a pierde intensitatea. În comparație cu lumina albă obișnuită, un impuls laser își păstrează o mare parte din intensitatea inițială atunci când este reflectat de țintă, ceea ce este foarte important atunci când se calculează distanța față de un obiect.

Precizia unui distometru laser depinde de impulsul original care revine la dispozitivul de trimitere. Chiar dacă fasciculele laser sunt foarte înguste și au energii mari, ele sunt supuse acelorași distorsiuni atmosferice care afectează lumina albă normală. Aceste distorsiuni atmosferice pot face dificilă obținerea unei citiri exacte a distanței unui obiect lângă verdeață sau pe distanțe lungi de peste 1 kilometru pe terenul deșertului. De asemenea, diferite materiale reflectă lumina în grade mai mari sau mai mici. Un material care tinde să absoarbă sau să împrăștie lumină (difuzie) reduce probabilitatea ca pulsul laser original să poată fi reflectat înapoi pentru calcul. În cazurile în care ținta are reflexie difuză, ar trebui să se utilizeze un distometru laser care utilizează o „metodă de schimbare de fază”.

Pentru a asigura fiabilitatea, distanțele laser utilizează o metodă pentru a minimiza lumina de fundal. Prea multă lumină de fundal poate interfera cu măsurarea atunci când senzorul greșește o parte a luminii de fundal cu pulsul laser reflectat, rezultând o citire falsă a distanței. De exemplu, un distometru laser conceput pentru a fi utilizat în condiții antarctice, unde se așteaptă o lumină intensă de fundal, folosește o combinație de filtre de lățime de bandă îngustă, frecvențe de fascicul divizat și un iris foarte mic pentru a bloca cât mai multă interferență de la lumina de fundal pe cat posibil.

Distanțele laser și telemetrii au o mare varietate de utilizări, de la realizarea hărților până la sport. Ele pot fi folosite pentru a crea hărți ale fundului oceanului sau hărți topografice curățate de vegetație. Sunt folosite în armată pentru a oferi distanță exactă de ținte pentru lunetiști sau artilerie, pentru recunoaștere și pentru inginerie. Inginerii și proiectanții folosesc distanțe laser pentru a construi modele 3D de obiecte. Arcașii, vânătorii și jucătorii de golf folosesc toți telemetrii pentru a calcula distanța până la țintă.