كيف يعمل الليزر متر المسافة؟

يعمل عداد المسافة بالليزر باستخدام قياس الوقت الذي يستغرقه نبضة ضوء الليزر لينعكس قبالة الهدف وعاد إلى المرسل. وهذا ما يعرف بمبدأ "وقت الطيران"، وتعرف الطريقة إما بقياس "وقت الطيران" أو "النبض".

مبدأ التشغيل

مقياس المسافة بالليزر ينبعث نبضة ليزر في الهدف. النبض ثم يعكس قبالة الهدف والعودة إلى الجهاز المرسل (في هذه الحالة، متر المسافة الليزر). ويستند مبدأ "وقت الطيران" هذا إلى حقيقة أن ضوء الليزر يسافر بسرعة ثابتة إلى حد ما عبر الغلاف الجوي للأرض. داخل العداد، يقوم جهاز كمبيوتر بسيط بحساب المسافة بسرعة إلى الهدف. هذه الطريقة لحساب المسافة قادرة على قياس المسافة من الأرض إلى القمر في غضون بضعة سنتيمترات. كما يمكن الإشارة إلى عدادات المسافة بالليزر باسم "مكتشفي النطاق" أو "مكتشفي نطاق الليزر".

حساب المسافة

المسافة بين العداد والهدف هو ما هو محدد من قبل D = ct/2، حيث يساوي c سرعة الضوء و t يساوي مقدار الوقت لرحلة ذهابا وإيابا بين متر والهدف. نظرا للسرعة العالية التي ينتقل بها النبض وتركيزه ، فإن هذا الحساب التقريبي دقيق للغاية على مسافات القدمين أو الأميال ولكنه يفقد الدقة على مسافات أقرب أو أبعد.

لماذا الليزر؟

الليزر هي تركيز، الحزم مكثفة من الضوء، وعادة من تردد واحد. فهي مفيدة جدا لقياس المسافات لأنها السفر بمعدلات ثابتة إلى حد ما من خلال الغلاف الجوي والسفر مسافات أطول بكثير قبل التباعد (ضعف وانتشار من شعاع من الضوء) يقلل من فعالية متر. ضوء الليزر هو أيضا أقل عرضة لتفريق مثل الضوء الأبيض، مما يعني أن ضوء الليزر يمكن أن تقطع مسافة أكبر بكثير دون أن تفقد كثافة. مقارنة مع الضوء الأبيض العادي، تحتفظ نبضة الليزر بالكثير من شدتها الأصلية عندما تنعكس خارج الهدف، وهو أمر مهم جدا عند حساب المسافة إلى كائن.

الاعتبارات

تعتمد دقة مقياس المسافة بالليزر على النبض الأصلي العائد إلى الجهاز المرسل. على الرغم من أن أشعة الليزر ضيقة للغاية ولها طاقات عالية ، إلا أنها تخضع لنفس التشوهات الجوية التي تؤثر على الضوء الأبيض العادي. وقد تجعل هذه التشوهات الجوية من الصعب الحصول على قراءة دقيقة لمسافة جسم بالقرب من الخضرة أو لمسافات طويلة تزيد على كيلومتر في التضاريس الصحراوية. أيضا، مواد مختلفة تعكس الضوء إلى درجات أكبر أو أقل. المادة التي تميل إلى امتصاص أو تشتت الضوء (الانتشار) يقلل من احتمال أن تنعكس نبضة الليزر الأصلية مرة أخرى للحساب. في الحالات التي يكون فيها للهدف انعكاس منتشر، ينبغي استخدام مقياس مسافة ليزر باستخدام "طريقة التحول التدريجي".

استقبال البصريات

لضمان الموثوقية، تستخدم عدادات المسافة بالليزر بعض الطرق لتقليل ضوء الخلفية. يمكن أن تتداخل الكثير من الضوء الخلفي مع القياس عندما يخطئ المستشعر جزءًا من ضوء الخلفية لنبض الليزر المنعك ، مما يؤدي إلى قراءة مسافة خاطئة. فعلى سبيل المثال، يستخدم مقياس المسافة بالليزر المصمم للاستخدام في ظروف القطب الجنوبي، حيث يتوقع أن يكون ضوء الخلفية المكثف، مزيجا من مرشحات عرض النطاق الترددي الضيق، وترددات شعاعية مقسمة، وقياضة صغيرة جدا لمنع التداخل من ضوء الخلفية قدر الإمكان.

التطبيقات

أبعاد المسافة بالليزر والمكتشفين مجموعة لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات، من صنع الخرائط إلى الرياضة. ويمكن استخدامها لإنشاء خرائط لقاع المحيط أو خرائط التضاريس تطهيرها من الغطاء النباتي. وهي تستخدم في الجيش لتوفير المسافة الدقيقة لأهداف القناصة أو المدفعية، والاستطلاع والهندسة. المهندسين والمصممين استخدام الليزر متر المسافة لبناء نماذج 3D من الكائنات. الرماة والصيادين ولاعبي الغولف كل توظيف مكتشفي مجموعة لحساب المسافة إلى الهدف.