Принцип работы лазерных дальномеров

Принцип работы лазерных дальномеров

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

L = ct/2,

— где L — расстояние до обьекта,
— с — скорость распространения излучения,
— 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 импульс, тем лучше.

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отраженным от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазо-импульсный.

Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылают зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру,то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса) определяется расстояние до объекта.

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, изменяющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Обычно используют синусоидальный сигнал с частотой 10. 150 МГц (измерительная частота). Отраженное излучение попадает в приемную оптику и фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, определяют расстояние до объекта.

Виды лазерных дальномеров

По типу обработки излучаемого сигнала такие устройства делятся на два вида:

Фазовые дальномеры – принцип работы основан на сравнении величины фазы посланного и отраженного луча. Такие приборы имеют доступную стоимость и просты в эксплуатации. Обычно в приобретении такого оборудования заинтересованы охотники и любители стрелкового оружия.

Импульсные дальномеры – работают на основании определения времени отклика, посланного лазерного луча.

Поверка дальномера

Согласно нормативной базе, периодичность поверки лазерных дальномеров составляет 1 раз в год.

При этом параметр иногда устанавливается для конкретной модели и самим производителем.

Поверка, также, выполняется в следующих случаях:

• Если прибор новый и в будущем будет использоваться по прямому назначению.
• Когда предполагается проведение специализированных работ различного плана.
• Если условия транспортировки или хранения были некорректны, что привело к подозрению на появление дефектов.
• По предписанию государственных органов.
• По собственному желанию владельца.

После прохождения данной процедуры выдается соответствующий документ на прибор, с указанием всех необходимых параметров.

Как и где сделать поверку?

Поверка дальномера производится в следующей очередности:

• Внешний осмотр, позволяющий найти заметные дефекты.
• Проверка в работе – оценивается эффективность функционирования отдельных узлов. Применяются контрольные приборы высокой точности.
• Первичная проверка – определяется рабочая длина волны лазера, его мощность, диаметр луча.

Поверки выполняются специалистами метрологических компаний, имеющих соответствующий сертификат.

Часы «Штурманские» («Океан»)

Некоторые модели часов имеют шкалу определения расстояний по светозвуковым сигналам (основана на разнице между скоростью света и скоростью звука). В СССР на Первом Московском часовом заводе выпускались наручные часы «Штурманские» — часы для военных лётчиков и штурманов. «Океан» — часы для моряков, вариант часов «Штурманские». Шкала определения расстояний по светозвуковым сигналам градуирована в кабельтовых и морских милях.

Характеристики устройств

Помимо этого, портативный дальномер имеет дополнительные свойства:
Кроме простого замера длины, базируемого на импульсном излучении и приема отражения луча от противоположной плоскости, он может осуществлять измерения, построенные на геометрических вычислениях.

Может определять площадь здания с помощью аксиомы Пифагора, даже если помещение не поддается прямым замерам.

Некоторые модели способны измерить высоту объекта по двум параметрам, сделанным из 1 точки.

Большинство измерительных приборов могут рассчитывать объем объекта по результатам 3-х измерений: длины, ширины и высоты.

Есть возможность выполнить промеры из нескольких позиций: измерить ширину дверной конструкции от задней стенки устройства, определение от кромки опорного штифта, при определении параметров от угла до труднодоступных объектов.

Некоторые лазерные рулетки производят вычитание либо сложение результатов замеров. Они могут функционировать в режиме дискретных и непрерывных измерений. При этом устройство может перемещать луч приближать и удалять его пока не найдет нужного расстояния.

Дальномеры активного типа – изучаем работу инструментов

Звуковые модели измеряют расстояние до предметов, которые отражают звуковые волны. Работают по принципу эхолокатора, то есть сначала происходит излучение короткого звукового импульса, который имеет очень высокую частоту. Затем включается микрофон, и происходит отсчет времени, за которое звуковой импульс вернется обратно, отразившись от какого-либо объекта. Когда вернувшийся сигнал достигнет датчика, будет известен результат. Световые типы приспособления для измерения расстояния используют модуляции света по яркости с постоянной или же переменной частотой.

Расстояние высчитывается за счет разности фаз между отраженным и посланным светом. Для этого требуется наличие сложных электронных и электрических устройств в приборе. Именно с помощью световых моделей было установлено точное расстояние от Земли до Луны. Лазерные инструменты включают в себя главные элементы устройства – отражатель и излучатель. При помощи специальных функциональных клавиш можно задать точку отсчета и пользоваться всеми программными возможностями прибора. Также некоторые модели оснащены дополнительными функциями – отражательная панель для проверки, измерение температуры воздуха, выбор системы измерений, настройка автоматического отключения, индикатор батареи.

В процессе работы с лазерным приспособлением не требуется помощь второго человека, как, например, в случае с обычной рулеткой. Для того чтобы вычислить расстояние до определенного объекта, необходимо навести на него лазерный луч. Устройство измеряет время, за которое луч проходит от него до объекта, а после его отражения возвращается обратно. В результате производятся подсчеты, и данные выводятся на экран. Измерять можно как горизонтальные, так и вертикальные плоскости. С помощью лазерного дальномера можно также измерить объем помещения и его общую площадь.

Кроме того, такое устройство дает уникальную возможность измерить лишь определенный фрагмент стены, а не всю ее полностью. Можно также определить ширину и высоту объекта.

Огромным плюсом является то, что лазерный прибор может вычислить среднее значение нескольких измерений, а точность при этом будет на очень высоком уровне. Также имеется возможность узнать площадь и круглых предметов, а не только прямоугольных или квадратных. Если помещение имеет наклонный потолок, то инструмент определит не только площадь, но и угол наклона, и длину ската. Все измерения можно проводить на расстоянии до 200 метров. В случае, если прибор необходим вам для измерения исключительно только помещений, достаточно будет приобрести устройство, дальность измерений которого не превышает 50 метров. Если вы собираетесь работать с большими расстояниями, то необходимо также воспользоваться штативом и отражающей пластиной, это позволит получить более точные результаты. Но не все модели могут крепиться на штатив, это нужно уточнять у продавца.

Основные характеристики лазерных инструментов зависят не только от конструкции, например, диапазон измерения зависит от мощности источника излучения и от внешних условий работы, например, на дальность влиять будет освещение. Стоит отдельно отметить, что она снижается, если измерения проводятся под открытым небом. У бытовых моделей наблюдаются небольшие погрешности, и эти погрешности возрастают при измерениях на больших расстояниях. Но даже такие варианты лазерных устройств сравнительно дорогие.

Преимущества оптического прицела с дальномером

В идеальном случае стрелку не нужно беспокоиться о расстоянии до цели, скорости ветра или влажности. Эти данные он может получить от организаторов соревнований или напарника, если стрельба происходит в боевых условиях.

Практика показывает, что стрелок часто действует в одиночку или в составе группы товарищей – таких же стрелков. Чтобы совершить наиболее точный выстрел, расстояние до цели приходится оценивать самостоятельно. Удобнее всего это делать, используя оптический прицел с интегрированным дальномером.
Применение такого прицела позволяет в сжатые сроки:

• вводить вертикальные поправки на дальность стрельбы;
• зная скорость ветра, рассчитывать боковые поправки или стрелять на упреждение;
• пользоваться баллистическим калькулятором, который автоматически вычисляет смещение средней точки попадания, в зависимости от использованного боеприпаса.

Модели

Перед принятием решения о покупке, нужно сделать лазерные дальномеры сравнение, взяв для анализа наиболее популярные модели. Среди приборов, специально созданных для определения расстояния, выделяются:

• Лазерные бинокли Carl Zeiss,
• Лазерные дальномеры Bushnell, Leica Rangemaster и Carl Zeiss,
• Бинокли и дальномеры от компаний Nikon, Zenit и Sturman.

Предварительно нужно определиться с целями, для которых вы планируете использовать лазерный прибор, и тогда будет проще сделать правильную покупку. Лазерные рулетки активно используются вооруженными силами, в том числе среди основных пользователей:

• Наземная военная техника,
• Авиация,
• Морской флот,
• Артиллерия.

Также активными пользователями являются охотники, потому что подобные приборы позволяют быстро определять расстояние до мишени и увеличивать количество добытых трофеев. Но еще одним направлением, где применяются данные электронные устройства, является строительство, потому что специалисты получают возможность для определения габаритных размеров и уровней помещения и различных сооружений.

Разновидности по способу работы

С учётом специфики работы различают активные и пассивные дальномеры. В первом случае прибор оснащён специальным приёмником, для улавливания волн. Дальномер подаёт сигнал и отражаясь от выбранного объекта возвращается в исходное положение. Расстояние измеряется с учётом затраченного времени. В этой категории выделяют:

• Звуковые дальномеры.
• Световые дальномеры.
• Лазерные дальномеры.

К пассивным дальномерам относят:

• Оптический дальномер.
• Нитяный дальномер.

Такие приборы измеряют расстояние с помощью построенного ими равнобедренных треугольников.

В зависимости от принципа работы различают:

• Ультразвуковые дальномеры.
• Фазовые лазерные дальномеры.
• Импульсные лазерные дальномеры.
• Оптические и нитяные дальномеры.