Kā darbojas lāzera attāluma mērītājs?
Atstāj ziņu
Lāzera attāluma mērītājs darbojas, mērot laiku, kas nepieciešams lāzera gaismas impulsam, lai to atstarotu no mērķa un atgrieztu sūtītājam. To sauc par "lidojuma laika" principu, un metode ir pazīstama vai nu kā "lidojuma laiks", vai "impulsa" mērījums.
Darbības princips
Lāzera attāluma mērītājs izstaro lāzera impulsu mērķī. Pēc tam impulss atstaro mērķi un atpakaļ uz nosūtītāju ierīci (šajā gadījumā lāzera attāluma mērītāju). Šis "lidojuma laika" princips ir balstīts uz to, ka lāzera gaisma pārvietojas diezgan nemainīgā ātrumā caur Zemes atmosfēru. Skaitītāja iekšpusē vienkāršs dators ātri aprēķina attālumu līdz mērķim. Šī attāluma aprēķināšanas metode spēj izmērīt attālumu no Zemes līdz Mēnesim dažu centimetru robežās. Lāzera attāluma mērītājus var saukt arī par "diapazona meklētājiem" vai "lāzera diapazona meklētājiem".
Attāluma aprēķināšana
Attālumu starp skaitītāju un mērķi nosaka ar D=ct/2, kur c ir vienāds ar gaismas ātrumu un t ir vienāds ar laiku turp un atpakaļ starp skaitītāju un mērķi. Ņemot vērā lielo ātrumu, kādā pulss pārvietojas, un tā fokusu, šis aptuvenais aprēķins ir ļoti precīzs pēdu vai jūdžu attālumos, bet zaudē precizitāti daudz tuvāk vai tālākos attālumos.
Kāpēc lāzeri?
Lāzeri ir fokusi, intensīvi gaismas stari, parasti ar vienu frekvenci. Tie ir ļoti noderīgi attālumu mērīšanai, jo tie pārvietojas diezgan nemainīgā ātrumā pa atmosfēru un ceļo daudz lielākus attālumus pirms atšķirības (gaismas stara vājināšanās un izplatīšanās) samazina skaitītāja efektivitāti. Arī lāzera gaisma retāk izkliedējas kā balta gaisma, kas nozīmē, ka lāzera gaisma var nobraukt daudz lielāku attālumu, nezaudējot intensitāti. Salīdzinot ar parasto balto gaismu, lāzera impulss saglabā lielu daļu no sākotnējās intensitātes, kad tas tiek atstarots no mērķa, kas ir ļoti svarīgi, aprēķinot attālumu līdz objektam.
Apsvērumi
Lāzera attāluma mērītāja precizitāte ir atkarīga no sākotnējā impulsa, kas atgriežas nosūtītājā ierīcē. Lai gan lāzera stari ir ļoti šauri un tiem ir augsta enerģija, tie ir pakļauti tiem pašiem atmosfēras traucējumiem, kas ietekmē normālu, baltu gaismu. Šie atmosfēras traucējumi var apgrūtināt precīzu objekta attāluma nolasīšanu apstādījumu tuvumā vai lielos attālumos, kas pārsniedz 1 kilometru tuksneša reljefā. Arī dažādi materiāli atstaro gaismu lielākā vai mazākā mērā. Materiāls, kas mēdz absorbēt vai izkliedēt gaismu (difūzija), samazina iespējamību, ka sākotnējais lāzera impulss var tikt atstarots aprēķinam. Gadījumos, kad mērķim ir difūzais atstarojumums, jāizmanto lāzera attāluma mērītājs, izmantojot "fāzes nobīdes metodi".
Optikas saņemšana
Lai nodrošinātu uzticamību, lāzera attāluma mērītāji izmanto kādu metodi, lai samazinātu fona gaismu. Pārāk daudz fona gaismas var traucēt mērījumiem, kad sensors kļūdās kādā fona gaismas daļā atstarotajam lāzera impulsam, kā rezultātā tiek iegūts viltus attāluma nolasījumu. Piemēram, lāzera attāluma mērītājā, kas paredzēts izmantošanai Antarktikas apstākļos, kur gaidāma intensīva fona gaisma, tiek izmantota šaura joslas platuma filtru kombinācija, sadalītas staru kūļa frekvences un ļoti maza varavīksnene, lai bloķētu pēc iespējas lielākus traucējumus no fona gaismas.
Lietojumprogrammas
Lāzera attāluma mērītājiem un diapazona meklētājiem ir plašs lietojums, sākot no karšu veidošanas līdz sportam. Tos var izmantot, lai izveidotu okeāna grīdas kartes vai topogrāfijas kartes, kas attīrītas no veģetācijas. Tos izmanto militārajā jomā, lai nodrošinātu precīzu attālumu līdz snaiperu vai artilērijas mērķiem, izlūkošanai un inženierzinātnēm. Inženieri un dizaineri izmanto lāzera attāluma mērītājus, lai uzbūvētu objektu 3D modeļus. Strēlnieki, mednieki un golfa spēlētāji visi izmanto diapazona atradējus, lai aprēķinātu attālumu līdz mērķim.
