فاصله سنج لیزری چگونه کار می کند؟

یک فاصله سنج لیزری با استفاده از اندازه گیری زمانی که طول می کشد پالسی از نور لیزر کار می کند تا از یک هدف منعکس شود و به فرستنده بازگردانده شود. این به عنوان اصل «زمان پرواز» شناخته می شود و روش یا به اندازه گیری «زمان پرواز» یا «پالس» معروف است.

اصل عملیاتی

یک فاصله سنج لیزری یک پالس لیزر را در یک هدف ساطع می کند. سپس پالس خاموش هدف و بازگشت به دستگاه ارسال را منعکس می کند (در این مورد، یک فاصله سنج لیزری). این اصل «زمان پرواز» بر این اساس است که نور لیزر با سرعت نسبتاً ثابتی از طریق جو زمین سفر می کند. در داخل متر، یک کامپیوتر ساده به سرعت فاصله تا هدف را محاسبه می کند. این روش محاسبه از راه دور قادر است فاصله زمین تا ماه را در عرض چند سانتی متر اندازه گیری کند. فاصله های لیزری نیز ممکن است به عنوان "یاورهای محدوده" یا "محدوده یابرهای لیزری" گفته شود.

محاسبه فاصله

فاصله بین متر و هدف توسط D=ct/2 داده می شود، جایی که c برابر سرعت نور و t برابر مقدار زمان برای رفت و برگشت بین متر و هدف است. با توجه به سرعت بالایی که پالس در آن سفر می کند و تمرکز آن، این محاسبه خشن بر مسافت های پا یا مایل بسیار دقیق است اما دقت را در مسافت های بسیار نزدیک تر یا دورتر از دست می دهد.

چرا ليزر؟

لیزرها متمرکز هستند، پرتوهای شدید نور، معمولاً از یک فرکانس واحد. آن ها برای اندازه گیری مسافت ها بسیار مفید هستند زیرا با نرخ های نسبتاً ثابتی از طریق جو سفر می کنند و مسافت های بسیار طولانی تری را قبل از واگرایی طی می کنند (تضعیف و گسترش از یک پرتو نور) اثربخشی متر را کاهش می دهد. نور لیزر نیز کمتر احتمال پراکنده شدن مانند نور سفید را دارد، به این معنی که نور لیزر می تواند فاصله بسیار بیشتری را بدون از دست دادن شدت طی کند. در مقایسه با نور سفید معمولی، یک پالس لیزر بخش عمده ای از شدت اصلی خود را هنگامی که از هدف منعکس می شود، حفظ می کند که در هنگام محاسبه فاصله تا یک جسم بسیار مهم است.

ملاحظات

دقت یک فاصله سنج لیزری بستگی به پالس اصلی بازگشت به دستگاه ارسال دارد. با اینکه پرتوهای لیزر بسیار باریک هستند و انرژی بالایی دارند، اما مشمول همان تحریفات جوی هستند که نور طبیعی و سفید را تحت تأثیر قرار می دهند. این تحریفات جوی ممکن است خواندن دقیق فاصله یک جسم در نزدیکی سرسپرده یا در مسافت های طولانی بیش از ۱ کیلومتر در زمین های بیابانی را دشوار کند. همچنین مواد مختلف نور را تا درجات بیشتر یا کمتر منعکس می کنند. ماده ای که تمایل به جذب یا پراکنده کردن نور (انتشار) دارد، احتمال بازتاب پالس لیزر اصلی را برای محاسبه کاهش می دهد. در مواردی که هدف بازتاب منتشر دارد، باید از یک فاصله سنج لیزری با استفاده از «روش شیفت فاز» استفاده کرد.

دریافت اپتیک

برای اطمینان از قابلیت اطمینان، مترهای فاصله لیزری روشی را برای به حداقل رساندن نور پس زمینه به کار می گیرند. نور پس زمینه بیش از حد می تواند با اندازه گیری تداخل زمانی که سنسور اشتباه برخی از بخشی از نور پس زمینه برای پالس لیزر منعکس شده، و در نتیجه خواندن فاصله کاذب است. به عنوان مثال، یک فاصله سنج لیزری که برای استفاده در شرایط قطب جنوب طراحی شده است، جایی که نور زمینه شدید انتظار می رود، ترکیبی از فیلترهای پهنای باند باریک، فرکانس های پرتو شکافت، و یک زنبیه بسیار کوچک را به کار می گیرد تا تا حد امکان تداخل از نور پس زمینه را مسدود کند.

برنامه

فاصله یاب های لیزری و محدوده یاب ها استفاده های بسیار متنوعی دارند، از نقشه سازی گرفته تا ورزش. از آن ها می توان برای ایجاد نقشه هایی از کف اقیانوس یا نقشه های تاپوگرافی پاک شده از پوشش گیاهی استفاده کرد. آن ها در ارتش برای فراهم کردن فاصله دقیق با اهداف برای تک تیراندازان یا توپخانه، برای مهندسی و برای مهندسی استفاده می شوند. مهندسان و طراحان از فاصله متر لیزری برای ساخت مدل های سه بعدی اشیاء استفاده می کنند. کمانداران، شکارچیان و گلف بازان همه استخدام یااب محدوده برای محاسبه فاصله به هدف.