Jak funguje laserový měřič vzdálenosti?

Laserový měřič vzdálenosti funguje tak, že měří dobu, po kterou trvá puls laserového světla, aby se odrazil od cíle a vrátil odesílateli. To je známé jako princip "doby letu" a metoda je známá buď jako měření "času letu" nebo "pulsu".

Princip fungování

Laserový měřič vzdálenosti vysílá puls laseru na cíl. Puls se pak odráží od cíle a zpět k odesílajícímu zařízení (v tomto případě laserovému měřiči vzdálenosti). Tento princip "doby letu" je založen na skutečnosti, že laserové světlo cestuje poměrně konstantní rychlostí zemskou atmosférou. Uvnitř měřiče jednoduchý počítač rychle vypočítá vzdálenost k cíli. Tato metoda výpočtu vzdálenosti je schopna měřit vzdálenost od Země k Měsíci během několika centimetrů. Laserové měřiče vzdálenosti mohou být také označovány jako "nálezce dosahu" nebo "laserové zaměřovače dosahu".

Výpočet vzdálenosti

Vzdálenost mezi měřidlem a cílem je dána D=ct/2, kde c se rovná rychlosti světla a t se rovná době pro zpáteční cestu mezi metrem a cílem. Vzhledem k vysoké rychlosti, jakou puls cestuje, a jeho zaostření je tento hrubý výpočet velmi přesný na vzdálenosti stop nebo mil, ale ztrácí přesnost na mnohem bližších nebo vzdálenějších vzdálenostech.

Proč lasery?

Lasery jsou soustředěné, intenzivní paprsky světla, obvykle na jedné frekvenci. Jsou velmi užitečné pro měření vzdáleností, protože cestují poměrně konstantní rychlostí atmosférou a cestují mnohem delší vzdálenosti, než divergence (oslabení a šíření paprsku světla) snižuje účinnost měřiče. Laserové světlo je také méně pravděpodobné, že se rozptýlí jako bílé světlo, což znamená, že laserové světlo může cestovat mnohem větší vzdálenost, aniž by ztratilo intenzitu. Ve srovnání s běžným bílým světlem si laserový puls zachovává velkou část své původní intenzity, když se odráží od cíle, což je velmi důležité při výpočtu vzdálenosti k objektu.

Úvahy

Přesnost laserového měřiče vzdálenosti závisí na návratu původního pulsu do odesílajícího zařízení. I když jsou laserové paprsky velmi úzké a mají vysokou energii, podléhají stejným atmosférickým zkreslením, která ovlivňují normální bílé světlo. Tyto atmosférické deformace mohou ztížit přesné odečtení vzdálenosti objektu v blízkosti zeleně nebo na dlouhé vzdálenosti větší než 1 kilometr v pouštním terénu. Také různé materiály odrážejí světlo do větších nebo nižších stupňů. Materiál, který má tendenci absorbovat nebo rozptylovat světlo (difúzi), snižuje pravděpodobnost, že se původní laserový puls může odrazit zpět pro výpočet. V případech, kdy má cíl rozptýlený odraz, by měl být použit laserový měřič vzdálenosti pomocí "metody fázového posunu".

Přijímací optika

Pro zajištění spolehlivosti používají laserové měřiče vzdálenosti určitou metodu k minimalizaci světla na pozadí. Příliš mnoho světla na pozadí může rušit měření, když senzor zamění určitou část světla pozadí pro odražený laserový puls, což vede k falešnému odečtu vzdálenosti. Například laserový měřič vzdálenosti navržený pro použití v antarktických podmínkách, kde se očekává intenzivní světlo na pozadí, používá kombinaci úzkých filtrů šířky pásma, frekvencí rozděleného paprsku a velmi malé duhovky, aby zablokoval co nejvíce rušení ze světla na pozadí.

Aplikace

Laserové měřiče vzdálenosti a nálezci dosahu mají širokou škálu využití, od tvorby map až po sport. Mohou být použity k vytvoření map mořského dna nebo topografické mapy očištěné od vegetace. Používají se v armádě k zajištění přesné vzdálenosti od cílů pro odstřelovače nebo dělostřelectvo, pro průzkum a pro inženýrství. Inženýři a designéři používají laserové měřiče vzdálenosti k vytváření 3D modelů objektů. Lučištníci, lovci a golfisté používají nálezce vzdálenosti k cíli.