Máy đo khoảng cách laser hoạt động như thế nào?

Máy đo khoảng cách laser hoạt động bằng cách sử dụng đo thời gian để một xung ánh sáng laser phản xạ khỏi mục tiêu và quay trở lại người gửi. Điều này được gọi là" thời gian của chuyến bay" nguyên tắc, và phương pháp được gọi là phép đo "thời gian bay" hoặc "xung".

Nguyên tắc hoạt động

Máy đo khoảng cách bằng laser phát ra một xung laser vào mục tiêu. Sau đó, xung phản xạ ra khỏi mục tiêu và quay trở lại thiết bị gửi (trong trường hợp này là máy đo khoảng cách bằng laser).&này quot; thời gian của chuyến bay" nguyên tắc dựa trên thực tế là ánh sáng laser truyền với tốc độ khá ổn định qua bầu khí quyển của Trái đất. Bên trong máy đo, một máy tính đơn giản sẽ nhanh chóng tính toán khoảng cách tới mục tiêu. Phương pháp tính khoảng cách này có khả năng đo khoảng cách từ Trái đất đến mặt trăng trong vòng vài cm. Máy đo khoảng cách bằng laser cũng có thể được gọi là “máy tìm khoảng cách” hoặc “máy tìm khoảng cách laser”.

Tính toán khoảng cách

Khoảng cách giữa mét và mục tiêu được cho bởi D=ct / 2, trong đó c bằng tốc độ ánh sáng và t bằng khoảng thời gian cho chuyến đi vòng giữa mét và mục tiêu. Với tốc độ cao mà tại đó các chuyến đi của xung và sự tập trung của nó, tính toán sơ này là rất chính xác trên một khoảng cách của bàn chân hoặc dặm nhưng mất độ chính xác gần hơn nhiều hoặc khoảng cách xa hơn.

Tại sao lại dùng laser?

Tia laze là chùm ánh sáng tập trung, cường độ cao, thường có một tần số duy nhất. Chúng rất hữu ích để đo khoảng cách vì chúng di chuyển với tốc độ khá ổn định trong bầu khí quyển và di chuyển khoảng cách xa hơn nhiều trước khi phân kỳ (sự suy yếu và lan ra của chùm ánh sáng) làm giảm hiệu quả của đồng hồ. Ánh sáng laser cũng ít có khả năng bị phân tán như ánh sáng trắng, có nghĩa là ánh sáng laser có thể truyền đi một khoảng cách xa hơn nhiều mà không bị giảm cường độ. So với ánh sáng trắng thông thường, xung laser vẫn giữ được phần lớn cường độ ban đầu khi phản xạ khỏi mục tiêu, điều này rất quan trọng khi tính toán khoảng cách đến một vật thể.

Cân nhắc

Độ chính xác của máy đo khoảng cách laser phụ thuộc vào xung gốc quay trở lại thiết bị gửi. Mặc dù chùm tia laze rất hẹp và có năng lượng cao, chúng vẫn chịu sự biến dạng khí quyển giống như ảnh hưởng đến ánh sáng trắng, bình thường. Những biến dạng khí quyển này có thể gây khó khăn cho việc đọc chính xác khoảng cách của một vật thể gần cây xanh hoặc trên một khoảng cách xa hơn 1 km trong địa hình sa mạc. Ngoài ra, các vật liệu khác nhau phản xạ ánh sáng ở mức độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Vật liệu có xu hướng hấp thụ hoặc tán xạ ánh sáng (khuếch tán) làm giảm khả năng xung laser ban đầu có thể bị phản xạ trở lại để tính toán. Trong trường hợp mục tiêu có phản xạ khuếch tán, nên sử dụng máy đo khoảng cách laser sử dụng “phương pháp dịch pha”.

Nhận quang học

Để đảm bảo độ tin cậy, máy đo khoảng cách laser sử dụng một số phương pháp để giảm thiểu ánh sáng nền. Quá nhiều ánh sáng nền có thể gây trở ngại cho phép đo khi cảm biến nhầm một số phần của ánh sáng nền với xung laser phản xạ, dẫn đến đọc sai khoảng cách. Ví dụ, một máy đo khoảng cách bằng laser được thiết kế để sử dụng trong điều kiện Nam Cực, nơi dự kiến ​​có ánh sáng nền cường độ cao, sử dụng kết hợp các bộ lọc băng thông hẹp, tần số chùm tia chia nhỏ và mống mắt rất nhỏ để chặn càng nhiều nhiễu từ ánh sáng nền càng tốt.

Các ứng dụng

Máy đo khoảng cách và máy tìm khoảng cách bằng laser có nhiều mục đích sử dụng, từ tạo bản đồ đến thể thao. Chúng có thể được sử dụng để tạo bản đồ đáy đại dương hoặc bản đồ địa hình xóa sạch thảm thực vật. Chúng được sử dụng trong quân đội để cung cấp khoảng cách chính xác tới mục tiêu cho lính bắn tỉa hoặc pháo binh, trinh sát và kỹ thuật. Các kỹ sư và nhà thiết kế sử dụng máy đo khoảng cách bằng laser để xây dựng mô hình 3D của các đối tượng. Cung thủ, thợ săn và người chơi gôn đều sử dụng công cụ tìm phạm vi để tính toán khoảng cách tới mục tiêu.