 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( октябрь 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Лазерный дальномер , известный также как лазерный Telemeter , является дальномером , который использует лазерный луч для определения расстояния до объекта. Самая распространенная форма лазерного дальномера работает по принципу времени полета , посылая лазерный импульс узким лучом к объекту и измеряя время, необходимое импульсу для отражения от цели и возврата к отправителю. Из-за высокой скорости света этот метод не подходит для высокоточных субмиллиметровых измерений, где часто используются триангуляция и другие методы.
Пульс [ править ]
Импульс может быть закодирован, чтобы уменьшить вероятность заклинивания дальномера . Можно использовать методы эффекта Доплера , чтобы определить, движется ли объект к дальномеру или от него, и если да, то насколько быстро.
Точность [ править ]
Точность прибора определяется временем нарастания или спада лазерного импульса и скоростью приемника. Тот, который использует очень острые лазерные импульсы и имеет очень быстрый детектор, может определять объект с точностью до нескольких миллиметров.
Диапазон и ошибка диапазона [ править ]
Несмотря на то, что луч узкий, он в конечном итоге будет распространяться на большие расстояния из-за расходимости лазерного луча, а также из-за эффектов сцинтилляции и блуждания луча, вызванных присутствием в воздухе пузырьков воздуха, действующих как линзы размером от микроскопический до примерно половины высоты пути лазерного луча над землей.
Эти атмосферные искажения в сочетании с расходимостью самого лазера и поперечными ветрами, которые служат для выталкивания пузырьков атмосферного тепла вбок, могут в совокупности затруднить получение точного определения расстояния до объекта, например, под некоторыми деревьями или за кустами. , или даже на большие расстояния более 1 км в открытой и незатемной пустынной местности.
Часть лазерного света может отражаться от листьев или ветвей, которые находятся ближе, чем объект, давая более ранний возврат и слишком низкое значение. В качестве альтернативы, на расстояниях более 1200 футов (365 м) цель, если она находится вблизи земли, может просто исчезнуть в мираже , вызванном температурными градиентами в воздухе вблизи нагретой поверхности, искривляющей лазерный свет. Все эти эффекты необходимо учитывать.
Расчет [ править ]
Расстояние между точками A и B определяется выражением
где c - скорость света, а t - время, необходимое для обхода между точками A и B.
где φ - фазовая задержка движущегося света, а ω - угловая частота оптической волны.
Затем подставляя значения в уравнение,
В этом уравнении λ - длина волныc/ж; Δφ - часть фазовой задержки, которая не соответствует π (то есть φ по модулю π ); N - целое число волновых полупериодов обхода и Δ N - оставшаяся дробная часть.
Технологии [ править ]
Время полета - это время, необходимое световому импульсу, чтобы добраться до цели и обратно. Зная скорость света и точное измерение времени, можно рассчитать расстояние. Многие импульсы подаются последовательно, и чаще всего используется средний отклик. Этот метод требует очень точного суб- наносекундных схемы синхронизации.
Множественный частотный фазовый сдвиг - это измерение фазового сдвига нескольких частот при отражении, а затем решение некоторых одновременных уравнений для получения окончательной меры.
Интерферометрия - наиболее точный и полезный метод измерения изменений расстояния, а не абсолютных расстояний.
Приложения [ править ]
Военные [ править ]
Дальномеры обеспечивают точное расстояние до целей, находящихся за пределами дистанции прямой стрельбы снайперам и артиллерии. Также их можно использовать для военной разведки и инженерии.
Портативные военные дальномеры работают на дальностях от 2 до 25 км и сочетаются с биноклями или монокулярами . Когда дальномер оснащен цифровым магнитным компасом (DMC) и инклинометром, он может обеспечивать магнитный азимут, наклон и высоту (длину) целей. Некоторые дальномеры также могут измерять скорость цели по отношению к наблюдателю. Некоторые дальномеры имеют кабельные или беспроводные интерфейсы, позволяющие им передавать данные своих измерений на другое оборудование, например, компьютеры управления огнем. Некоторые модели также предлагают возможность использования дополнительных модулей ночного видения . В большинстве портативных дальномеров используются стандартные или аккумуляторные батареи.
Более мощные модели дальномеров измеряют расстояние до 25 км и обычно устанавливаются либо на треноге, либо непосредственно на транспортном средстве или на платформе. В последнем случае модуль дальномера интегрируется с бортовой аппаратурой тепловизора, ночного видения и дневного наблюдения. Самые современные военные дальномеры могут быть интегрированы с компьютерами.
Чтобы сделать лазерные дальномеры и оружие с лазерным наведением менее полезным против военных целей, в различных вооруженных силах, возможно, были разработаны краски, поглощающие лазер, для своих транспортных средств. Тем не менее, некоторые объекты не очень хорошо отражают лазерный свет, и использование на них лазерного дальномера затруднено.
Первым коммерческим лазерным дальномером был Barr & Stroud LF1, разработанный совместно с Hughes Aircraft , который стал доступен в 1965 году. Затем последовал Barr & Stroud LF2, который интегрировал дальномер в прицел танка, и он использовался на чифтно в 1969 году, первое транспортное средство , так оборудованы такой системой. В обеих системах использовались рубиновые лазеры. [2]
3-D моделирование [ править ]
Лазерные дальномеры широко используются при распознавании трехмерных объектов , трехмерном моделировании объектов и в самых разных областях, связанных с компьютерным зрением . Эта технология составляет основу так называемых времяпролетных 3D-сканеров . В отличие от военных инструментов, описанных выше, лазерные дальномеры предлагают возможности высокоточного сканирования с режимами сканирования одного лица или 360 градусов.
Был разработан ряд алгоритмов для объединения данных о диапазоне, полученных с разных углов одного объекта, для создания полных 3-D моделей с минимально возможной ошибкой. Одно из преимуществ лазерных дальномеров перед другими методами компьютерного зрения состоит в том, что компьютеру не нужно сопоставлять характеристики двух изображений для определения информации о глубине, как в стереоскопических методах.
Лазерные дальномеры, используемые в приложениях компьютерного зрения, часто имеют разрешение по глубине до десятых долей миллиметра или меньше. Это может быть достигнуто с помощью методов триангуляции или измерения рефракции в отличие от методов измерения времени пролета, используемых в LIDAR .
Лесное хозяйство [ править ]
В лесном хозяйстве используются специальные лазерные дальномеры . Эти устройства имеют противолистовые фильтры и работают с отражателями . Луч лазера отражается только от этого отражателя, поэтому точное измерение расстояния гарантировано. Лазерные дальномеры с антилистным фильтром используются, например, при инвентаризации леса .
Спорт [ править ]
Лазерные дальномеры могут быть эффективно использованы в различных видах спорта, требующих точного измерения расстояния, таких как гольф , охота и стрельба из лука . Некоторые из наиболее популярных производителей: Caddytalk, Opti-logic Corporation, Bushnell, Leupold, LaserTechnology, Trimble, Leica, Newcon Optik, Op. Электроника, Nikon , Swarovski Optik и Zeiss . Многие дальномеры от Bushnell оснащены расширенными функциями, такими как ARC (компенсация углового диапазона), возможность измерения на нескольких расстояниях, наклон, JOLT (вибрация при захвате цели) и поиск кеглей. ARC можно рассчитать вручную по правилу стрелка., но обычно это намного проще, если вы позволите дальномеру делать это, когда вы на охоте. В игре в гольф, где время наиболее важно, лазерный дальномер пригодится для определения расстояния до флага. Однако не все функции на 100% разрешены для игры в гольф-турнирах. [3] Многим охотникам на востоке США дальномер не нужен, хотя многим западным охотникам он нужен из-за большей дистанции стрельбы и большего количества открытых пространств.
Промышленные производственные процессы [ править ]
Важным применением является использование технологии лазерного дальномера при автоматизации систем управления запасами и производственных процессов в сталелитейной промышленности.
Лазерные измерительные инструменты [ править ]
Лазерные дальномеры также используются в нескольких отраслях, таких как строительство, ремонт и недвижимость в качестве альтернативы рулетке , и были впервые представлены Leica Geosystems в 1993 году во Франции . Чтобы измерить большой объект, например комнату, рулеткой, понадобится другой человек, который будет держать ленту у дальней стены и провести четкую линию, пересекающую комнату, чтобы натянуть ленту. С помощью лазерного измерительного инструмента работу может выполнить один оператор, находящийся в зоне прямой видимости. Хотя рулетка обычно более точна, лазерные измерительные инструменты могут быть откалиброваны для обеспечения надежности при выполнении нескольких измерений. Лазерные измерительные инструменты обычно включают в себя возможность производить некоторые простые вычисления, такие как площадьили объем помещения, а также переключение между британскими и метрическими единицами измерения. Эти устройства можно найти в хозяйственных магазинах и на интернет-рынках.
Цена [ править ]
Лазерные дальномеры могут отличаться по цене, в зависимости от качества и области применения изделия. Дальномеры военного уровня должны быть максимально точными, а также должны достигать больших расстояний. Это может превышать сотни тысяч долларов. В других областях гражданского применения, таких как охота или гольф, они более доступны и гораздо более доступны. [4]
Безопасность [ править ]
Лазерные дальномеры делятся на четыре класса и несколько подклассов. Доступные потребителям лазерные дальномеры обычно относятся к лазерным устройствам класса 1 или 2 и считаются относительно безопасными для глаз. [5] Независимо от степени безопасности, следует всегда избегать прямого зрительного контакта. Большинство лазерных дальномеров для военного использования превышают уровни энергии лазера класса 2.
См. Также [ править ]
- Геодиметр
- Лазерная альтиметрия
- Лазерный указатель
- Лазерное сканирование
- Приемник лазерного предупреждения
- Список лазерных статей
- Дальность изображения
- Спутниковая лазерная локация
Ссылки [ править ]
- ^ "Военные лазерные дальномеры" .
- ^ Финлейсон, DM; Синклер, Б. (январь 1999 г.). Достижения в лазерах и приложениях . ISBN 9780750306324.
- ^ Можно ли использовать дальномеры для гольфа в турнирах?
- ^ «Стоимость лазерного дальномера» . OpticsPlanet . Проверено 11 апреля 2017 .
- ^ «Лазерные стандарты и классификации» . www.rli.com . Проверено 11 апреля 2017 .
Внешние ссылки [ править ]
СМИ, связанные с лазерными дальномерами, на Викискладе?
| vтеЛесозаготовительные инструменты и оборудование | ||
|---|---|---|
| Посадка деревьев , облесение |
| |
| Измерение |
| |
| Пожаротушение |
| |
| Топоры |
| |
| Пилы |
| |
| логирование |
| |
| Другой |
| |
| ||
Категории
Commons
WikiProject Forestry
