เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์ทํางานอย่างไร

เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์ทํางานโดยใช้การวัดเวลาที่ใช้พัลส์ของแสงเลเซอร์เพื่อสะท้อนออกจากเป้าหมายและกลับไปยังผู้ส่ง สิ่งนี้เรียกว่าหลักการ "เวลาของการบิน" และวิธีการที่เรียกว่าการวัด "เวลาของเที่ยวบิน" หรือ "ชีพจร"

หลักการทํางาน

เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์จะปล่อยพัลส์ของเลเซอร์ที่เป้าหมาย จากนั้นพัลส์จะสะท้อนออกจากเป้าหมายและกลับไปที่อุปกรณ์ส่ง (ในกรณีนี้คือเครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์) หลักการ "เวลาของการบิน" นี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าแสงเลเซอร์เดินทางด้วยความเร็วที่ค่อนข้างคงที่ผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ภายในมิเตอร์คอมพิวเตอร์ธรรมดาจะคํานวณระยะทางไปยังเป้าหมายได้อย่างรวดเร็ว วิธีการคํานวณระยะทางนี้สามารถวัดระยะทางจากโลกไปยังดวงจันทร์ได้ภายในไม่กี่เซนติเมตร เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์อาจเรียกว่า "ตัวค้นหาช่วง" หรือ "ตัวค้นหาช่วงเลเซอร์"

การคํานวณระยะทาง

ระยะห่างระหว่างมิเตอร์และเป้าหมายจะได้รับจาก D=ct/2 โดยที่ c เท่ากับความเร็วของแสง และ t เท่ากับระยะเวลาสําหรับการเดินทางไปกลับระหว่างมิเตอร์และเป้าหมาย ด้วยความเร็วสูงที่ชีพจรเดินทางและโฟกัสการคํานวณที่หยาบนี้แม่นยํามากในระยะทางของเท้าหรือไมล์ แต่สูญเสียความแม่นยําในระยะที่ใกล้หรือไกลกว่ามาก

ทําไมต้องเลเซอร์?

เลเซอร์จะเน้นลําแสงที่รุนแรงโดยปกติจะเป็นความถี่เดียว พวกเขามีประโยชน์มากสําหรับการวัดระยะทางเพราะพวกเขาเดินทางในอัตราที่ค่อนข้างคงที่ผ่านชั้นบรรยากาศและเดินทางไกลมากก่อนที่จะแตกต่าง (ความอ่อนแอและการแพร่กระจายออกจากลําแสง) แสงเลเซอร์ยังมีโอกาสน้อยที่จะกระจายตัวเหมือนแสงสีขาวซึ่งหมายความว่าแสงเลเซอร์สามารถเดินทางได้ไกลขึ้นโดยไม่สูญเสียความเข้ม เมื่อเทียบกับแสงสีขาวธรรมดาพัลส์เลเซอร์ยังคงรักษาความเข้มเดิมไว้มากเมื่อสะท้อนออกจากเป้าหมายซึ่งเป็นสิ่งสําคัญมากเมื่อคํานวณระยะทางไปยังวัตถุ

ข้อ ควร พิจารณา

ความแม่นยําของเครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์ขึ้นอยู่กับพัลส์เดิมที่กลับไปยังอุปกรณ์ส่ง แม้ว่าลําแสงเลเซอร์จะแคบมากและมีพลังงานสูง แต่อาจมีความผิดเพี้ยนในบรรยากาศเดียวกันกับที่มีผลต่อแสงสีขาวปกติ การบิดเบือนบรรยากาศเหล่านี้อาจทําให้ยากต่อการอ่านระยะทางของวัตถุที่อยู่ใกล้ต้นไม้หรือระยะทางไกลกว่า 1 กิโลเมตรในภูมิประเทศทะเลทราย นอกจากนี้วัสดุที่แตกต่างกันสะท้อนให้เห็นถึงแสงในระดับที่มากหรือน้อย วัสดุที่มีแนวโน้มที่จะดูดซับหรือกระจายแสง (การแพร่กระจาย) จะช่วยลดโอกาสที่พัลส์เลเซอร์เดิมสามารถสะท้อนกลับมาคํานวณได้ ในกรณีที่เป้าหมายมีการสะท้อนแบบกระจายควรใช้เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์โดยใช้ "วิธีการเปลี่ยนเฟส"

การรับออปติค

เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์ใช้วิธีการบางอย่างเพื่อลดแสงพื้นหลัง แสงพื้นหลังมากเกินไปอาจรบกวนการวัดเมื่อเซ็นเซอร์ผิดพลาดบางส่วนของแสงพื้นหลังสําหรับพัลส์เลเซอร์สะท้อนส่งผลให้การอ่านระยะทางผิดพลาด ตัวอย่างเช่นเครื่องวัดระยะทางเลเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในสภาพแอนตาร์กติกซึ่งคาดว่าจะมีแสงพื้นหลังที่รุนแรงใช้ตัวกรองแบนด์วิดท์แคบความถี่ลําแสงแยกและม่านตาขนาดเล็กมากเพื่อป้องกันการรบกวนจากแสงพื้นหลังให้มากที่สุด

โปรแกรม ประยุกต์

เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์และตัวค้นหาช่วงมีการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่การทําแผนที่ถึงกีฬา พวกเขาสามารถใช้ในการสร้างแผนที่ของพื้นมหาสมุทรหรือแผนที่ภูมิประเทศที่ล้างของพืช พวกเขาจะใช้ในกองทัพเพื่อให้ระยะทางที่แน่นอนไปยังเป้าหมายสําหรับพลซุ่มยิงหรือปืนใหญ่สําหรับการลาดตระเวนและวิศวกรรม วิศวกรและนักออกแบบใช้เครื่องวัดระยะทางด้วยเลเซอร์เพื่อสร้างแบบจําลอง 3 มิติของวัตถุ นักธนูนักล่าและนักกอล์ฟทุกคนจ้างตัวค้นหาช่วงเพื่อคํานวณระยะทางเพื่อกําหนดเป้าหมาย