 | 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. Наиболее распространенная форма лазерного дальномера работает по принципу времени полета , посылая лазерный импульс узким лучом к объекту и измеряя время, необходимое импульсу, чтобы отразиться от цели и вернуться 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 распространится 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 в сторону, 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 близко к земле, 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, создаваемая движущимся светом, 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, а Δ N - оставшаяся дробная часть.
Технологии [ править ]
Время полета - измеряет 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 досягаемости стрельбы в упор для снайперов и артиллерии. Также их можно использовать для военной разведки и инженерии.
Переносные военные дальномеры работают на дальностях от 2 до 25 км и комбинируются 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 относительно наблюдателя. Некоторые дальномеры имеют кабельные или беспроводные интерфейсы, позволяющие 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 в 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 трехмерных 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 за счет использования 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 противолистовым 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 нескольких расстояний, 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 работа может быть выполнена одним оператором, находящимся 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 имперскими и метрическими единицами измерения. Эти устройства можно найти в хозяйственных магазинах и на торговых площадках в Интернете.
Цена [ править ]
Лазерные дальномеры могут различаться 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 сферах гражданского применения, таких как охота или гольф, они более доступны и 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 использования в военных целях превышают уровни энергии лазера класса 2.
См. Также [ править ]
- Геодиметр
- Лазерная альтиметрия
- Лазерный целеуказатель
- Лазерное сканирование
- Приемник лазерного предупреждения
- Список лазерных статей
- Визуализация дальности
- Спутниковая лазерная локация
Ссылки [ править ]
- ^ "Военные лазерные дальномеры" .
- ^ Finlayson, 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 .
- ^ «Стандарты и классификации лазеров» . 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
