Принцип работы дальномера лазерного: Лазерный дальномер – как он работает и какой выбрать? | Электронные компоненты. Дистрибьютор и магазин онлайн
alexxlab | 20.12.2022 | 0 | Разное
Лазерные дальномеры. Принцип работы и использование
Никого не удивляет наличие техники, которая помогает любому человеку решить множество задач. В этот список вошли и лазерные дальномеры.
Лазерный дальномер – это оптический прибор, который используется для точного определения дистанции – от точки отсчета (месторасположения) до конкретной цели наведения.
Основы устройства лазерного дальномера
Главными составляющими прибора, именуемого лазерным дальномером, являются: излучатель и приемник.
Слово излучатель говорит само за себя, в данном приборе это генерирование лазерного луча определенной силы, что определяет длину волны. Луч абсолютно безопасен как для человека, так и для окружающей среды. Приемник предназначен для приема отраженного луча от выбранного вами объекта наведения. Для улучшения параметров дальномера в его конструкции всегда присутствует качественная оптика, которая позволяет самым точным способом сфокусировать сгенерированный луч и принять рассеянный луч на приемнике.
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.
Особенности дальномеров, применяемых в охотничьих угодьях
Дальномер является отличным аксессуаром для стрельбы, как для охотничьего оружия, так и для спорта – стрельбы из лука.
Охотники предпочитают приобретать приборы, которые могут измерить путь (дистанцию) от 500 м до 1,5 км. Погрешность вычисления расстояния зависит от типа оптики и самого прибора. Таким образом, у более дорой техники меньше погрешность измерений предполагаемой дистанции.
Немаловажным фактором для лазерного дальномера считается водозащищенность. Ведь процесс охоты происходит в любых погодных условиях, поэтому этот параметр очень важен. Водонепроницаемость защитит не только оптику, но и элементы питания от выхода из строя. Очень популярными становятся приборы такого назначения со встроенным баллистическим калькулятором. На охоте они особенно удобны: вы точно знаете расстояние до цели. Поэтому стрельба на критических дистанциях нуждается в применении дальномеров.
Охотимся с помощью дальномера
Охота на медведя: дальность прицельной и безопасной стрельбы равна от 50 до 150 метров.
Варминтинг – зимняя охота на лис, стрельба только с дальней дистанции.
Охота на лося и косуль – неплохо применять дальномер с баллистическим калькулятором.
Охота в горной местности тоже нуждается в таком приборе, желательно наличие опции «угломер».
Какой прибор купить решать только его будущему владельцу. Ведь он конкретно знает, какие задачи будут поставлены перед устройством. Лидами рынка стали мировые компании, давно зарекомендовавшие себя как надежные и качественные производители оптических приборов:
- дальномеры Leupold
- дальномеры Nikon
- дальномеры Redfield
- дальномеры Bushnell
Приобретая прибор такого назначения, вы можете быть полностью уверенными, что ваш выстрел будет произведен в выбранную цель.
Дальномеры просты в использовании, достаточно один раз прочесть инструкцию и попробовать измерить расстояние до цели, которое вам известно заранее.
Таким образом, вы точно будете знать, какая погрешность измерения в этой модели.
Уход за лазерными дальномерами аналогичен всем оптическим приборам. Это содержание в сухих помещениях, протирание оптики, чистка крепежей, своевременная замена элементов питания, которые исчерпали свой часовой ресурс.
Принцип работы цифрового дальномера и его особенности
Дальномеры — это приборы для установления расстояния между объектами. Приборы применяются геодезистами и повышения резкости фотографий, а также в системах бомбометания и прицельных приспособлениях. Принцип работы заключается в измерении времени, затрачиваемого сигналом на прохождение расстояния до определённого объекта и в обратную сторону. Скорость, с которой распространяется сигнал, в частности звук или свет, известна по умолчанию. Есть пассивные дальномеры, которые работают по принципу вычисления высоты равнобедренных треугольников, которые противолежат острым углам. Исследователь имеет одну постоянную величину и переменную, которую надо измерить.
Принцип работы лазерных дальномеров
Наиболее распространены цифровые лазерные дальномеры с разным уровнем мощности. Дальность действия прибора определяется яркостью излучателя и может варьироваться в пределах 20 – 150 метров. Устройство может измерять расстояние до конкретных точек, от которых отражается тончайший лазерный пучок. Это особенно актуально при получении детальной информации о расстоянии до объектов с рельефной поверхностью, таких как скалы. Есть более мощные приборы, способные измерять расстояние на несколько сотен метров, которые надо обязательно закреплять на штатив, поскольку малейшая дрожь рук приведёт к увеличению погрешности и получению неточных данных. Есть ряд факторов, также влияющих на точность проводимых измерений:
- Потеря чувствительности при ярком солнце.
- Увеличение погрешности во время тумана.
Принцип работы ультразвуковых приборов
Ультразвуковые дальномеры оснащаются передатчиком, испускающим импульс на частоте 40 кГц.
Происходит распространение звуковых волн, которые достигая объекта, отражаются от него. Специальный приёмник улавливает отражённый сигнал, микроконтроллер определяет время задержки, которое прошло с момента отправки сигнала и до получения отражённого звука.
Внимание! Солнечный свет, а также цвет материала, из которого сделана поверхность исследуемого объекта, никак не влияют на точность показаний прибора.
Проблемы при исследовании возникают, если поверхность сделана из мягкого материала, например, шерсти, ткани.
Особенности лазерных цифровых дальномеров
Если нужно измерить расстояние в пределах 0 – 120 метров, то покупают лазерные приборы RangeLiner DAL-120C. Погрешность устройства всего 2 мм при разрешении 1 мм. Прибор оснащён лазером второго класса, мощность которого составляет 1 мВт при длине волн 635 нм. Характерно, что можно проводить измерения не только от задней, но и от передней стенки прибора. Допускается проведение разовых и серийных исследований, последние актуальны, когда речь идёт о поверхностях с разой удалённостью от точки отправления сигнала.
Особенности ультразвуковых цифровых дальномеров
Меньший диапазон измерений ультразвуковых устройств, таких как RangeLiner RMU-20, способных определить расстояние в диапазоне 3 – 18 метров при погрешности 0.5% с разрешением 5 мм. Характерная особенность устройства заключается в возможности измерять высоту кабельных линий с шестью проводами одновременно. Аппарат работает с британской и метрической системой. Функционал позволяет в автоматическом режиме компенсировать температуру для повышения точности измерений. Предусмотрен механизм энергосбережения, заключающийся в автоматическом отключении устройства в случае двухминутного бездействия. Предусмотрена подсветка дисплея, упрощающая считывание результата в условиях недостаточной видимости. Управление осуществляется клавиатурой, позволяющей задавать нужные параметры для проведения исследований.
Применяя дальномеры всех типов, надо следовать ряду рекомендаций:
- исключить факторы, которые негативно влияют на точность работы устройства;
- выполнить калибровку аппарата после длительного простоя;
- предотвратить возникновение вибраций при проведении исследований.
Правильный выбор и учёт всех особенностей прибора позволит оперативно проводить нужные измерения и получать данные с минимальными отклонениями.
Как работает лазерный дальномер?
Вы видели волшебные чудеса, которые может творить дальномер, сообщающий вам за считанные секунды, как далеко находится этот олень. Или, может быть, вы не видели его в действии, но слышали о нем и подумываете о том, чтобы приобрести его для себя.
Независимо от того, ищете ли вы новый дальномер или просто хотите узнать, как более эффективно использовать существующее устройство, важно иметь представление об основах лазерных дальномеров. В этой статье объясняется, как работают дальномеры и как извлечь максимальную пользу из своей покупки.
История дальномера
До появления лазерных дальномеров нам приходилось полагаться на оптические дальномеры намного хуже. Точность этих устройств сильно различалась в зависимости от расстояния, и они часто давали противоречивые показания от одного пользователя к другому.
Кроме того, они были чудовищно большими и громоздкими для полевых работ, и для их работы требовалось вечность. С точки зрения точности они были лишь немногим лучше предположения. Из-за недостатков большинство людей обходилось без дальномера на охоте или игре в гольф.
Введите лазерный дальномер
Появление лазерного дальномера изменило все это. Самый экономичный лазерный дальномер намного лучше и точнее любого оптического дальномера и обычно помещается в вашем кармане. Как они это делают? По правде говоря, лазерный дальномер следует довольно простой концепции, очень похожей на ту, что используется в автофокусных камерах.
Камера с автофокусом
Внутри камеры с автофокусом находится лазерный излучатель. Невидимый лазерный луч проецируется на объект, отражается обратно в камеру и обнаруживается датчиком. Затем компьютерный чип вычисляет количество времени, которое потребовалось лучу, чтобы вернуться к камере, а затем дает инструкции двигателям камеры или объектива о том, как сфокусироваться на этом конкретном расстоянии.
Точно так же
Лазерные дальномеры работают по тому же принципу, но не имеют объективов камеры и моторов. Вместо этого компьютерный чип преобразует время, которое потребовалось лазерному лучу, чтобы вернуться от цели, в расстояние, которое отображается на экране. Лазерный луч движется со скоростью света, поэтому вы получаете показания за считанные секунды. Эта технология безумно точна, поэтому вы обычно можете ожидать, что лазерный дальномер будет иметь точность +/1 один ярд, если производитель не указывает иное.
Не все дальномеры одинаковы
С такой простой концепцией можно было бы подумать, что все лазерные дальномеры одинаковы, но это не так. Глядя на различные модели, вы увидите, что некоторые предлагают гораздо больший диапазон, чем другие. У вас есть дальномер на 400 ярдов, дальномер на 800 ярдов и даже некоторые модели с точностью более километра. Имеют ли эти лазерные дальномеры большей дальности более мощные лазеры?
На самом деле нет, потому что во всех типичных потребительских лазерных дальномерах используется один и тот же лазер класса 1.
Причина разницы в дальности не мощность, а качество. Некоторые дальномеры имеют более плотный и равномерный лазерный излучатель, а некоторые имеют более совершенные компьютерные чипы или датчики для обработки информации и определения расстояния.
Помните: максимальную дальность действия лазерного дальномера следует воспринимать с долей скептицизма. Здесь задействовано огромное количество переменных, от погодных условий до размера цели, устойчивости рук пользователя и многого другого. Из-за этого многие производители вообще перестали указывать максимальный диапазон.
Вы – самый важный фактор
При выяснении того, насколько точно будет работать ваш дальномер, вы на самом деле самый важный фактор. Ну, на самом деле, это твердость ваших рук. Представьте, что вы пытаетесь подобраться к оленю, который находится в нескольких сотнях метров от вас. Это делает крошечную цель, и вы пытаетесь навести перекрестие на животное и удерживать его достаточно устойчиво для надежного чтения.
Это может быть невероятно сложно сделать, и лазерный дальномер, вероятно, будет труднее стабилизировать, чем перекрестие на вашем прицеле, потому что устройство намного меньше и легче, чем ваша комбинация оптического прицела и пистолета. Довольно часто опытные охотники пытаются нацелиться на крупный объект, близкий к оленю на расстоянии, а не на само животное. Мораль этой истории в том, что правильно пользоваться дальномером так же важно, как и иметь качественную модель.
Вещи на пути
Другим фактором, который может помешать точности ваших показаний, является наличие кустарника или кустарника между вами и вашей целью. Лазерный луч отражается от первого объекта, который обладает достаточной отражательной способностью, чтобы отправить его обратно, а иногда это может быть куст или какая-нибудь кисть между вами и вашей целью. Луч достаточно широк, чтобы часть его проходила через щетку и отражалась обратно в ваш лазерный дальномер, но щетка все еще может быть тем, на чем устройство дает показания.
Вот почему многие лазерные дальномеры имеют режим щетки, режим почтового индекса или режим приоритета удаленной цели. По сути, это фильтр, который сообщает лазерному дальномеру игнорировать столкновение между вами и вашим объектом, вместо этого стремясь нацеливаться на самые удаленные объекты. Для охотничьих лазерных дальномеров это обязательная функция и обычно режим по умолчанию.
Следите за погодой
Факторы окружающей среды часто могут замедлять или рассеивать лазерный луч, влияя на работу вашего дальномера. Скорость света постоянна в вакууме, но мы не живем в вакууме. Более плотный воздух создает другую скорость света, чем более разреженный воздух, поэтому высота над уровнем моря, влажность и даже температура окружающей среды могут повлиять на точность вашего лазерного дальномера. Эти факторы, как правило, вызывают лишь небольшую озабоченность, и их в основном можно игнорировать, но подождите… есть еще кое-что.
Туман, дождь, пыль и смог могут оказать еще большее влияние на ваш лазерный дальномер.
Сильный дождь, снег или туман могут сделать ваш лазерный дальномер почти бесполезным из-за резкого рассеивания лазерного луча, так что показания будут далеко. Имейте это в виду, когда будете охотиться в ненастную погоду.
Насколько отражательна ваша цель?
Я читал много отзывов покупателей, когда оценивал дальномер, и одна из самых распространенных жалоб, которые я встречал, касалась способности дальномера измерять оленя. «Рекламодатель XYZ говорит, что эта штука точна до 1000 ярдов, но я даже не смог получить показания оленя с 500 ярдов!» То, что большинство из этих потребительских обозревателей не принимает во внимание, — это целевая отражательная способность.
Твердая, гладкая, блестящая, ярко окрашенная цель отражает луч света обратно в ваш лазерный дальномер гораздо лучше, чем что-то грубое, темное и непрозрачное. Темные объекты и темные цвета имеют тенденцию поглощать световую энергию, а не отражать ее обратно. Затем цель с грубой или мягкой текстурой будет рассеивать свет, уменьшая количество лазерного луча, который отражается обратно в ваш дальномер.
Другими словами, широкая сторона белого дома будет отражать лазерный луч намного лучше, чем бок покрытого мехом оленя. Вот почему умные производители указывают для своих лазерных дальномеров дальность отражения и неотражающей способности. Охотники должны иметь в виду, что дичь всегда считается неотражающей целью и будет иметь меньшую дальность действия, чем, например, флаг для гольфа.
Резюме
Ну вот, краткий обзор того, как работают лазерные дальномеры, а также несколько советов о том, как получить максимальную отдачу от вашей покупки. Теперь, когда вы узнали себя, обязательно ознакомьтесь с нашими обзорами лазерных дальномеров, прежде чем совершить покупку. Вы даже можете найти хорошую сделку или два!
Как работают лазерные дальномеры?
••• Изображение Laser Entfernungsmesser Отмара Смита с сайта Fotolia.com
Обновлено 25 апреля 2017 г.
Автор Curtis Seubert
Лазерный дальномер работает, измеряя время, необходимое импульсу лазерного света, чтобы отразиться от цели и вернуться к отправителю.
Это известно как принцип «времени пролета», а метод известен как измерение «времени пролета» или «импульса».
Принцип действия
Лазерный дальномер излучает лазерный импульс на цель. Затем импульс отражается от цели и возвращается к передающему устройству (в данном случае лазерному дальномеру). Этот принцип «времени пролета» основан на том факте, что лазерный свет проходит через атмосферу Земли с довольно постоянной скоростью. Внутри измерителя простой компьютер быстро вычисляет расстояние до цели. Этот метод расчета расстояния позволяет измерять расстояние от Земли до Луны с точностью до нескольких сантиметров. Лазерные дальномеры также могут называться «дальномерами» или «лазерными дальномерами».
Вычисление расстояния
Расстояние между измерителем и целью определяется как D=ct/2, где c равно скорости света, а t равно количеству времени на путь туда и обратно между измерителем и целью. Учитывая высокую скорость, с которой распространяется импульс, и его фокус, этот грубый расчет очень точен на расстояниях в футы или мили, но теряет точность на гораздо более близких или дальних расстояниях.
Почему лазеры?
Лазеры представляют собой сфокусированные интенсивные лучи света, обычно одной частоты. Они очень полезны для измерения расстояний, потому что они перемещаются в атмосфере с довольно постоянной скоростью и преодолевают гораздо большие расстояния, прежде чем дивергенция (ослабление и распространение луча света) снизит эффективность измерителя. Лазерный свет также с меньшей вероятностью рассеивается, как белый свет, а это означает, что лазерный свет может проходить гораздо большее расстояние без потери интенсивности. По сравнению с обычным белым светом лазерный импульс сохраняет большую часть своей первоначальной интенсивности при отражении от цели, что очень важно при расчете расстояния до объекта.
Соображения
Точность лазерного дальномера зависит от исходного импульса, возвращающегося к передающему устройству. Несмотря на то, что лазерные лучи очень узкие и обладают высокой энергией, они подвержены тем же атмосферным искажениям, что и обычный белый свет.
Эти атмосферные искажения могут затруднить точное определение расстояния до объекта вблизи зелени или на больших расстояниях более 1 км в пустынной местности. Кроме того, разные материалы отражают свет в большей или меньшей степени. Материал, который имеет тенденцию поглощать или рассеивать свет (диффузия), снижает вероятность того, что первоначальный лазерный импульс может быть отражен обратно для расчета. В случаях, когда цель имеет диффузное отражение, следует использовать лазерный дальномер, использующий «метод фазового сдвига».
Приемная оптика
Для обеспечения надежности в лазерных дальномерах используется метод минимизации фонового света. Слишком сильный фоновый свет может мешать измерению, когда датчик ошибочно принимает часть фонового света за отраженный лазерный импульс, что приводит к ложным показаниям расстояния. Например, лазерный дальномер, предназначенный для использования в условиях Антарктики, где ожидается интенсивный фоновый свет, использует комбинацию фильтров с узкой полосой пропускания, разделенных частот луча и очень маленькой диафрагмы, чтобы блокировать как можно больше помех от фонового света.
Области применения
Лазерные дальномеры и дальномеры имеют широкий спектр применения, от составления карт до занятий спортом. Их можно использовать для создания карт дна океана или топографических карт, очищенных от растительности. Они используются в армии для обеспечения точного расстояния до целей для снайперов или артиллерии, для разведки и инженерии. Инженеры и дизайнеры используют лазерные дальномеры для построения 3D-моделей объектов. Лучники, охотники и игроки в гольф используют дальномеры для расчета расстояния до цели.
Статьи по теме
Ссылки
- Д-р Рюдигер Пашотта: Энциклопедия лазерной физики и технологии
Об авторе
Кертис Сьюберт начал профессионально писать в 2008 году. Он преподавал письмо в университетах США и Японии. С 2000 года он живет в Японии, преподает английский язык, пишет и играет на басу. Он имеет степень магистра искусств в области английской литературы с междисциплинарным уклоном в области квантовой механики.