Як працюють лазерні вимірювачі відстані?

Лазерний вимірювач відстані працює за допомогою вимірювання часу, протягом якого імпульс лазерного світла відбивається від цілі і повертається відправнику. Це відоме як принцип "часу польоту", а метод відомий як "час польоту" або "імпульс".

Лазерний вимірювач відстані випромінює імпульс лазера на ціль. Потім імпульс відбивається від цілі і повертається до відправляючого пристрою (у цьому випадку - лазерного вимірювача відстані). Цей принцип "часу польоту" заснований на тому, що лазер легкі подорожі з досить постійною швидкістю через атмосферу Землі. Усередині лічильника простий комп’ютер швидко обчислює відстань до цілі. Цей метод розрахунку відстані дозволяє виміряти відстань від Землі до Місяця в межах декількох сантиметрів. Лазерні вимірювачі відстані також можуть називатися «далекомірами» або «лазерними далекомерами».

Відстань між вимірювачем і ціллю визначається як D = ct / 2, де c дорівнює швидкості світла, а t дорівнює кількості часу для кругообігу між лічильником та ціллю. Враховуючи високу швидкість, з якою рухається імпульс, та його фокус, цей приблизний розрахунок є дуже точним на відстанях футів або миль, але втрачає точність на значно ближчих чи дальших відстанях.

Лазери - це сфокусовані інтенсивні промені світла, як правило, однієї частоти. Вони дуже корисні для вимірювання відстаней, оскільки вони подорожують через атмосферу і рухаються досить постійно набагато більші відстані до розбіжності (ослаблення та розповсюдження променя світла) зменшує ефективність метр. Лазерне світло також рідше розсіюється, як біле світло, а це означає, що лазерне світло може пройти значно більшу відстань, не втрачаючи інтенсивності. Порівняно зі звичайним білим світлом, лазерний імпульс зберігає більшу частину своєї початкової інтенсивності при відбитті від цілі, що дуже важливо при розрахунку відстані до об'єкта.

Точність лазерного вимірювача відстані залежить від вихідного імпульсу, що повертається до відправляючого пристрою. Незважаючи на те, що лазерні промені дуже вузькі і мають високі енергії, вони піддаються тим самим атмосферним спотворенням, які впливають на нормальне біле світло. Ці викривлення атмосфери можуть ускладнити отримання точних показників відстані об’єкта поблизу зелених насаджень або на великих відстанях більше 1 кілометра в пустельній місцевості. Крім того, різні матеріали відбивають світло в більшій чи меншій мірі. Матеріал, який має тенденцію поглинати або розсіювати світло (дифузію), зменшує ймовірність того, що вихідний лазерний імпульс може бути відбитий назад для розрахунку. У випадках, коли ціль має дифузне відбиття, слід використовувати лазерний вимірювач відстані, що використовує «метод зсуву фази».

Для забезпечення надійності лазерні вимірювачі відстані використовують певний метод мінімізації фонового світла. Занадто багато фонового світла може заважати вимірюванню, коли датчик помиляє якусь частину фонового світла за відбитий лазерний імпульс, що призводить до помилкового зчитування відстані. Наприклад, лазерний вимірювач відстані, призначений для використання в умовах Антарктики, де очікується інтенсивне фонове світло, використовує a комбінація вузькосмугових фільтрів, частот розділеного променя і дуже маленької райдужної оболонки, щоб заблокувати якомога більше перешкод від фонового світла якомога.

Лазерні вимірювачі відстані та далекоміри мають широке використання, від створення карт до спорту. Їх можна використовувати для створення карт дна океану або топографічних карт, очищених від рослинності. Вони використовуються у військовій справі для забезпечення точної відстані до цілей для снайперів або артилерії, для розвідки та інженерних робіт. Інженери та дизайнери використовують лазерні вимірювачі відстані для побудови тривимірних моделей об’єктів. Стрільці, мисливці та гольфісти наймають далекоміри для розрахунку відстані до цілі.