Лазерный дальномер; принцип работы и сравнение разных типов

Лазерный дальномер — принцип работы и сравнение разных типов

Если хорошо изучить лазерный дальномер, принцип работы прибора, то будет проще сориентироваться среди представленных моделей подобных устройств. Измерение дальности с помощью импульсного способа предполагает использование формулы L = ct/2, где с является скоростью распространения, а Т – временем, затрачиваемым на прохождение импульса. Наибольшей точностью обладают приборы, которые позволяют получать короткие импульсы.

Измерить дальность можно:

  • Фазовым,
  • Импульсным,
  • Фазо-импульсным способом.

И наибольший интерес представляет именно импульсный метод, в процессе которого отправляется зондирующий импульс, достигающий поверхности, и в это время запускается счетчик, считающий время прохождения сигнала. После отражения импульс возвращается к лазерному дальномеру и происходит остановка счетчика, тем самым, фиксируется расстояние.

Импульсный дальномер

На сегодняшний день существует два основных типа лазерных дальномеров: импульсные и фазовые.

Принцип работы импульсного дальномера напоминает радар. Только вместо высокочастотного сигнала, используется лазерный луч невидимого спектра, который, отражаясь от цели, улавливается фотоприемником. Всё время пока лазерный луч находится «в пути», работает высокоточный секундомер, замеряющий время от отправки до возврата пучка.

Дальше всё просто, поскольку скорость лазерного луча, примерно равна скорости света, то вычислить расстояние – не представляет труда.

Импульсный дальномер обладает следующими преимуществами:

    Скорость определения расстояния Скрытность Большая дальность определения расстояния

Учитывая все положительные стороны, дальномерами импульсного типа комплектуются современные авиационные и артиллерийские прицелы.

Фазовые лазерные дальномеры

Фазовые лазерные дальномеры имеют ошибку на доли длины фазы модуляции, поэтому намного точнее импульсных, а также дешевле, т.к. не имеют сверхточного таймера. Однако необходимость более длительной подсветки цели уменьшает мощность лазера и, как следствие, дальность работы прибора.

Фазовый лазерный дальномер не меняет длину волны самого лазера (это невозможно), а управляет его мощностью, накладывая модулирующий сигнал частоты не выше 500 МГц, что объясняет небольшое «мерцание» бытовых лазерных дальномеров [ нет в источнике ] .Есть предположение,что человеческий глаз(и мозг) видит не мерцание как таковое,а кратное (В 10..100..1000 раз в меньшую сторону по частоте) усиление и ослабление силы света,связанное с ,возможно ,дискретной природой обработки видеосигнала в мозгу.(типа эффекта якобы остановившегося пропеллера вертолета при съемках с частотой,кратной частоте его вращения.)

Принцип действия фазового лазерного дальномера заключается в том, что при отражении от цели отражённая волна придет в другой фазе. Иными словами, если в данный момент лазер излучает сигнал определённой мощности, то отражённый сигнал будет возвращаться так, как будто мощность излучения была другая, т.к. за время полета света и его отражения изменяется фаза (мощность сигнала) на самом устройстве. Таким образом достигается точность вплоть до 0,5 мм, т.к. точность сравнима с длиной волны [ нет в источнике ] . Поскольку неизвестно, сколько целых длин волн уложилось при одном измерении, то дальномер меняет частоту модуляции и повторяет замер. Далее процессор в дальномере решает систему линейных уравнений и вычисляет расстояние до цели. [1]

Какие особенности имеет дальномер для карпфишинга?

Условия, в которых производится рыбалка на карпа, накладывают ряд специфических требований на применяемое снаряжение. В том числе, дальномер для карпфишинга также должен соответствовать определённым нормам, а именно:

  • Дистанция измерений при карпфишинге редко превышает 400-500 м. Поэтому стоит выбирать именно дальномеры, ориентированные на такие дистанции. А дальномеры, показывающие оптимальную точность измерений на 1000 м, больше пригодятся охотникам.
  • Важный показатель – способность точно находить малоразмерную цель. Обычно с такой задачей хорошо справляются дальномеры, обладающие функцией селекции цели на фоне пейзажа.
  • Способность работать с отражающими поверхностями – одна из важнейших черт дальномера для карпфишинга. Поскольку маркер всегда расположен на фоне воды, способность не сбиваться при работе с отражающей поверхностью – нужное умение для дальномера.
  • Размеры и вес устройства. Поскольку с ним придется изрядно погулять по берегу, промеряя десятки расстояний, то крупные и тяжелые приборы могут утомить рыбака.
  • Возможность установки дальномера на штатив. При съемке со штатива существенно возрастает точность измерения.

Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью даёт возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется соотношение

L = c t 2 n , <2n>>,>

где L — расстояние до объекта, c — скорость света в вакууме, n — показатель преломления среды, в которой распространяется излучение, t — время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче фронт импульса, тем лучше.

Правила безопасности

Инструкции для определенных моделей дальномера, содержат свод правил использования и хранения прибора. Помимо специфических требований, обусловленных конструктивными особенностями, все лазерные приборы не подлежат разборке и ремонту вне стен специализированных мастерских.

Прибор нужно хранить в специальном чехле, исключить его перегрев или переохлаждение, оберегать от ударов и падения. При работе с дальномером запрещается направление луча на людей и животных.

Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью даёт возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется соотношение

L = c t 2 n , <2n>>,>

где L — расстояние до объекта, c — скорость света в вакууме, n — показатель преломления среды, в которой распространяется излучение, t — время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче фронт импульса, тем лучше.

Какие виды лазерных дальномеров существуют?

Сегодня в продаже имеется немало устройств, способных к бесконтактному измерению расстояния. При всем внешнем многообразии, по особенностям конструкции и эксплуатации дальномера можно выделить несколько групп:

  • Лазерные рулетки. Это – компактные устройства, у которых возможность вывода информации сведена к минимуму. Наибольшее распространение такие устройства получили в строительном деле, ландшафтных и маркшейдерских работах. Для карпфишинга они обычно малоприменимы ввиду недостаточной функциональности.
  • Оптические дальномеры . У этих приборов имеется два объектива и окуляр. Возможности этих устройств существенно превосходят функционал лазерных рулеток. Благодаря наличию оптической части с просветляющим многослойным покрытием такие дальномеры можно использовать в сумерках, при недостаточном освещении. Мощная электронная начинка позволяет проводить измерения в сложных погодных условиях, например, во время дождя. Однако широкий функционал и большие возможности приводят к резкому повышению стоимости устройства. При этом, в карпфишинге обычно находят применение дальномеры именно из этого класса.

Помимо перечисленных классов имеются устройства, сочетающие функции дальномера с возможностями других приборов, к примеру, ночного видения, прицелы, монокуляры и другие подобные изделия. Говорить о применимости таких девайсов в маркерении можно только при рассмотрении конкретных моделей.

Фазовые лазерные дальномеры

Фазовые лазерные дальномеры имеют ошибку на доли длины волны, соответствующей частоте модуляции, поэтому намного точнее импульсных, а также дешевле, т.к. не имеют сверхточного таймера. Однако необходимость более длительной подсветки цели уменьшает мощность лазера и, как следствие, дальность работы прибора.

Читайте также  Ремонт бензопилы партнер

Фазовый лазерный дальномер не меняет длину волны самого лазера (это сложно), а управляет его мощностью, накладывая модулирующий сигнал частотой не выше 500 МГц.

Принцип действия фазового лазерного дальномера заключается в том, что отражённая волна приходит в разных фазах в зависимости от расстояния до цели. Иными словами, если в данный момент лазер излучает сигнал в определённой фазе, то отражённый сигнал может возвращаться в момент излучении сигнала в другой фазе, поскольку за время прохождения света до измеряемого объекта и обратно изменяется фаза излучаемого сигнала на самом устройстве. Поскольку неизвестно, сколько целых длин волн уложилось при одном измерении, то дальномер меняет частоту модуляции и повторяет замер. Далее процессор в дальномере решает систему линейных уравнений и вычисляет расстояние до цели. Точность результата определяется точностью измерения сдвига фаз и достигает 0,5 мм [1] .