atstumo matavimas lazeriu

lazerinis atstumo matavimas naudoja lazerį kaip šviesos šaltinį atstumui nustatyti. Pagal lazerio veikimo būdą jis skirstomas į nuolatinius optinius įrenginius ir impulsinius lazerius. Amoniako, dujų jonų, atmosferos temperatūros ir kitų dujų detektoriai veikia nepertraukiamai priekinėje būsenoje, naudojami faziniam lazeriniam nuotoliui nustatyti, dvigubi heterogeniniai puslaidininkiniai lazeriai, naudojami infraraudonųjų spindulių diapazonui, rubino, auksinio stiklo ir kietojo kūno lazeriai, naudojami impulsiniam lazeriniam nuotoliui. Dėl gero monochromatiškumo ir stipraus lazerio kryptingumo, kartu su elektroninių grandinių integravimu į puslaidininkius, lazeriniai tolimačiai gali ne tik veikti dieną ir naktį, bet ir pagerinti atstumo matavimo tikslumą bei žymiai pagerinti atstumo matavimo tikslumą, palyginti su fotoelektriniais. tolimačiai. Sumažinus svorį ir energijos sąnaudas, tampa realybe išmatuoti atstumą iki tolimų taikinių, tokių kaip dirbtiniai Žemės palydovai ir mėnulis.

Lazerinis nuotolio ieškiklis yra prietaisas, kuris naudoja lazerio šviesą tiksliai išmatuoti atstumą iki taikinio (taip pat vadinamas lazeriniu nuotoliu). Kai lazerinis nuotolio ieškiklis veikia, jis skleidžia labai ploną lazerio spindulį į taikinį. Fotoelektrinis elementas priima taikinio atspindėtą lazerio spindulį. Laikmatis matuoja laiką nuo spinduliavimo iki lazerio spindulio priėmimo ir apskaičiuoja atstumą nuo stebėtojo iki taikinio. Jei lazeris skleidžiamas nuolat, matavimo diapazonas gali siekti apie 40 kilometrų, o operacija gali būti atliekama dieną ir naktį. Jei lazeris yra impulsinis, absoliutus tikslumas paprastai yra mažas, tačiau jis gali pasiekti gerą santykinį tikslumą, kai naudojamas tolimiems gyvūnų matavimams. Pirmąjį pasaulyje lazerį 1960 metais sėkmingai sukūrė Amerikos Hughes Aircraft Company mokslininkas Maimanas. Šiuo pagrindu JAV kariuomenė greitai pradėjo karinių lazerinių prietaisų tyrimus. 1961 metais pirmasis karinis lazerinis nuotolio ieškiklis išlaikė demonstracinį JAV kariuomenės testą. Po to lazerinis nuotolio ieškiklis greitai pateko į praktinę bendruomenę. Lazerinis nuotolio ieškiklis yra lengvas, nedidelio dydžio, paprastas valdyti, greitas ir tikslus nuskaitymas, o jo paklaida yra tik nuo penktadalio iki vieno procento, palyginti su kitais optiniais tolimačiais. Todėl jis plačiai naudojamas reljefo ir mūšio lauko matavimuose. , nuo tankų, orlaivių, laivų ir artilerijos iki taikinių, debesų aukščio matavimo, orlaivių, raketų ir dirbtinių palydovų ir kt. Tai svarbi techninė įranga, skirta tankų, orlaivių, laivų ir artilerijos tikslumui pagerinti. Kadangi lazerinių tolimačių kaina ir toliau mažėja, pramonė palaipsniui pradėjo naudoti lazerinius tolimačius. Namuose ir užsienyje atsirado daug naujų miniatiūrinių nuotolio ieškiklių, pasižyminčių greito nuotolio nustatymo, mažo dydžio ir patikimo veikimo pranašumais, ir gali būti plačiai naudojami. Pramoninio matavimo ir valdymo, kasybos, uostų ir kitose srityse.

Lazeriniai tolimačiai dažniausiai naudoja du atstumo matavimo būdus: impulsinį ir fazės metodą. Impulsinio nuotolio nustatymo procesas yra toks: nuotolio ieškiklio skleidžiamą lazerį atspindi matuojamas objektas, o tada nuotolio ieškiklis jį priima. Tolimatis įrašo lazerio kelionės pirmyn ir atgal laiką. Pusė šviesos evoliucijos ir kelionės pirmyn ir atgal laiko sandaugos yra atstumas tarp nuotolio ieškiklio ir matuojamo objekto. Atstumo matavimo impulsų metodu tikslumas paprastai yra apie +-1 metrą. Be to, tokio tipo nuotolio ieškiklio matavimo akloji zona paprastai yra apie 15 metrų. Lazerinis nuotolio nustatymas yra atstumo matavimo metodas šviesos bangų diapazone. Jei šviesa ore sklinda greičiu C ir žinomas laikas, reikalingas keliauti pirmyn ir atgal tarp dviejų taškų A ir B, tada atstumas D tarp dviejų taškų A ir B gali būti naudojamas kaip išreikštas.

D=ct/2

Formulėje:

D: atstumas tarp matavimo taškų A ir B:

c: greitis;

t: laikas, per kurį šviesa keliauja pirmyn ir atgal tarp A ir B.

Iš aukščiau pateiktos formulės matyti, kad išmatuoti atstumą tarp A ir B iš tikrųjų reikia išmatuoti šviesos sklidimo laiką. Pagal skirtingus laiko matavimo metodus lazeriniai tolimačiai paprastai gali būti suskirstyti į dvi matavimo formas: impulsų tipą ir fazės tipą. Reikėtų pažymėti, kad fazės matavimas matuoja ne infraraudonųjų spindulių ar lazerio fazę, o signalo, moduliuoto infraraudonuoju ar lazeriu, fazę. Yra rankinis lazerinis nuotolio ieškiklis, naudojamas statybos pramonėje namų žvalgybai, kuris veikia tuo pačiu principu.