Ako fungujú laserové merače vzdialenosti?

Laserový merač vzdialenosti funguje tak, že sa meria čas, ktorý trvá, kým sa impulz laserového svetla odrazí od cieľa a vráti sa späť k odosielateľovi. Toto je známe ako princíp „času letu“ a metóda je známa ako „meranie času“ alebo „impulzné“ meranie.

Laserový merač vzdialenosti vyžaruje laserový pulz na cieľ. Pulz sa potom odráža od cieľa a späť k vysielajúcemu zariadeniu (v tomto prípade laserový merač vzdialenosti). Tento princíp „času letu“ je založený na skutočnosti, že laserový svetlo cestuje pomerne konštantnou rýchlosťou cez zemskú atmosféru. Vo vnútri meracieho prístroja jednoduchý počítač rýchlo počíta vzdialenosť k cieľu. Táto metóda výpočtu vzdialenosti je schopná merať vzdialenosť medzi Zemou a Mesiacom v rozmedzí niekoľkých centimetrov. Laserové merače vzdialenosti možno tiež označiť ako „zameriavače rozsahu“ alebo „laserové zameriavače rozsahu“.

Vzdialenosť medzi metrom a cieľom je daná vzťahom D = ct / 2, kde c sa rovná rýchlosti svetla at sa rovná času potrebnému na spiatočnú cestu medzi metrom a cieľom. Vzhľadom na vysokú rýchlosť pohybu impulzu a jeho zameranie je tento hrubý výpočet veľmi presný na vzdialenosti stôp alebo míľ, ale stráca presnosť na oveľa bližšie alebo vzdialenejšie vzdialenosti.

Lasery sú sústredené, intenzívne lúče svetla, zvyčajne s jednou frekvenciou. Sú veľmi užitočné na meranie vzdialeností, pretože cestujú atmosférou a cestujú pomerne konštantnými rýchlosťami oveľa väčšie vzdialenosti pred divergenciou (oslabenie a rozšírenie lúča svetla) znižuje účinnosť meter. Je tiež menej pravdepodobné, že sa laserové svetlo rozptýli ako biele svetlo, čo znamená, že laserové svetlo môže prekonať oveľa väčšiu vzdialenosť bez straty intenzity. V porovnaní s bežným bielym svetlom si laserový impulz zachováva väčšinu svojej pôvodnej intenzity pri odraze od cieľa, čo je veľmi dôležité pri výpočte vzdialenosti od objektu.

Presnosť laserového merača vzdialenosti závisí od pôvodného impulzu vracajúceho sa k odosielajúcemu zariadeniu. Aj keď sú laserové lúče veľmi úzke a majú vysokú energiu, podliehajú rovnakému atmosférickému skresleniu, ktoré ovplyvňuje bežné biele svetlo. Tieto atmosférické skreslenia môžu sťažiť získanie presného odpočtu vzdialenosti objektu v blízkosti zelene alebo na dlhé vzdialenosti viac ako 1 kilometer v púštnom teréne. Rôzne materiály tiež odrážajú svetlo vo väčšej alebo menšej miere. Materiál, ktorý má tendenciu absorbovať alebo rozptyľovať svetlo (difúziu), znižuje pravdepodobnosť, že pôvodný laserový impulz sa môže odraziť späť na výpočet. V prípadoch, keď má cieľ difúzny odraz, mal by sa použiť laserový merač vzdialenosti využívajúci „metódu fázového posuvu“.

Na zaistenie spoľahlivosti používajú laserové merače vzdialenosti určitú metódu na minimalizáciu svetla v pozadí. Príliš veľa svetla na pozadí môže interferovať s meraním, keď senzor chybne zafixuje časť svetla v pozadí pre odrazený laserový impulz, čo vedie k nesprávnemu odpočtu vzdialenosti. Napríklad laserový merač vzdialenosti navrhnutý na použitie v antarktických podmienkach, kde sa očakáva intenzívne svetlo pozadia, zamestnáva a kombinácia filtrov s úzkou šírkou pásma, rozdelených frekvencií lúčov a veľmi malej clony, ktorá blokuje toľko rušenia od pozadia ako sa dá.

Laserové merače vzdialenosti a zameriavače rozsahu majú široké použitie, od tvorby máp po šport. Môžu byť použité na vytvorenie máp oceánskeho dna alebo topografických máp zbavených vegetácie. Používajú sa v armáde na zabezpečenie presnej vzdialenosti k cieľom pre ostreľovačov alebo delostrelectvo, na prieskum a na účely inžinierstva. Inžinieri a dizajnéri používajú laserové merače vzdialenosti na konštrukciu 3D modelov objektov. Lukostrelci, poľovníci a golfisti všetci používajú zameriavače na výpočet vzdialenosti k cieľu.