Hvordan arbejder laserafstandsmålere?

En laserafstandsmåler arbejder ved brug af måling af den tid, det tager en puls af laserlys, der skal reflekteres fra et mål og returneres til afsenderen. Dette er kendt som "tid for flyvning" -princippet, og metoden er kendt som enten "time of flight" eller "puls" -måling.

Driftsprincip

En laserafstandsmåler udsender en puls af laser på et mål. Pulsen afspejler derefter målet og tilbage til afsendelsesenheden (i dette tilfælde en laserafstandsmåler). Denne "time of flight" -princippet er baseret på, at laserlyset bevæger sig i en forholdsvis konstant hastighed gennem Jordens atmosfære. Inde i måleren beregner en enkel computer hurtigt afstanden til målet. Denne metode til afstandsberegning er i stand til at måle afstanden fra jorden til månen inden for få centimeter. Laserafstandsmålere kan også omtales som "range finders" eller "laser range finders."

Beregning af distance

Afstanden mellem måleren og målet er angivet ved D = ct /2, hvor c er lig med lysets hastighed og t er lig med mængden af ​​tid for rundflyvningen mellem måler og mål. I betragtning af den høje hastighed, hvorpå pulsen bevæger sig og dens fokus, er denne grove beregning meget præcis over afstand af fødder eller miles, men mister nøjagtigheden over meget tættere eller længere afstande.

Hvorfor lasere?

Lasere er fokuserede, intense stråler af lys, normalt af en enkelt frekvens. De er meget nyttige til måling af afstande, fordi de rejser temmelig konstante satser gennem atmosfæren og rejser langt længere afstande før divergensen (svækkelsen og spredningen ud af en stråle af lys) reducerer målerens effektivitet. Laserlys er også mindre tilbøjelige til at sprede sig som hvidt lys, hvilket betyder, at laserlys kan rejse langt længere afstand uden at tabe intensiteten. Sammenlignet med almindeligt hvidt lys bevarer en laserpuls meget af sin oprindelige intensitet, når den reflekteres fra målet, hvilket er meget vigtigt ved beregning af afstanden til en genstand.

Overvejelser

Nøjagtigheden af ​​en laser Afstandsmåleren afhænger af den oprindelige puls, der vender tilbage til afsendelsesenheden. Selvom laserstråler er meget smalle og har høje energier, er de udsat for de samme atmosfæriske forvrængninger, som påvirker normalt hvidt lys. Disse atmosfæriske forvrængninger kan gøre det vanskeligt at få en præcis aflæsning af afstanden af ​​en genstand nær grøntområder eller over lange afstande på mere end 1 kilometer i ørken terræn. Også forskellige materialer afspejler lys til større eller mindre grad. Et materiale, der har tendens til at absorbere eller scattere lys (diffusion) reducerer sandsynligheden for, at den oprindelige laserpuls kan reflekteres tilbage til beregning. I tilfælde hvor målet har diffus refleksion, skal der anvendes en laserafstandsmåler med en "faseforskydningsmetode".

Modtagelsesoptik

For at sikre pålidelighed anvender laserafstandsmålere en vis metode til at minimere baggrundslys. For meget baggrundslys kan forstyrre måling, når sensoren fejler en del af baggrundslyset for den reflekterede laserpuls, hvilket resulterer i en fejlagtig aflæsning. En laserafstandsmåler, der er designet til brug i Antarktis-forholdene, hvor intensivt baggrundslys forventes, anvender for eksempel en kombination af smalle båndbreddefiltre, delt strålefrekvenser og en meget lille iris for at blokere så meget indblanding fra baggrundslys som muligt.

Applikationer

Laserafstandsmålere og afstandsfindtere har en bred vifte af anvendelser, fra kort til sport. De kan bruges til at oprette kort over havbunden eller topografi kortene ryddet af vegetation. De bruges i militæret til at give præcis afstand til mål for snigskytter eller artilleri, til rekognoscering og til ingeniørarbejde. Ingeniører og designere bruger laserafstandsmålere til at konstruere 3D-modeller af objekter. Bueskyttere, jægere og golfspillere anvender alle udvalgsfunnere til at beregne afstanden til målet.