วิธีการเลือกเครื่องวัดระยะเลเซอร์สำหรับงานก่อสร้าง เรนจ์ไฟนคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร? การใช้เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ในการวัดเนื้อที่

ไม่มีใครแปลกใจกับการมีเทคโนโลยีที่ช่วยให้บุคคลแก้ไขปัญหาต่างๆ มากมายได้ รายการนี้ยังรวมถึงเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์ด้วย

เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์เป็นอุปกรณ์ออพติคอลที่ใช้ในการกำหนดระยะห่างจากจุดอ้างอิง (ตำแหน่ง) ไปยังเป้าหมายการเล็งเฉพาะอย่างแม่นยำ

พื้นฐานของเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์

ส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์ ได้แก่ ตัวส่งสัญญาณและตัวรับ

คำว่า emitter พูดเพื่อตัวเองค่ะ อุปกรณ์นี้นี่คือการสร้างลำแสงเลเซอร์ที่มีความแรงระดับหนึ่งซึ่งกำหนดความยาวคลื่น ลำแสงมีความปลอดภัยอย่างยิ่งต่อทั้งมนุษย์และสิ่งแวดล้อม เครื่องรับได้รับการออกแบบให้รับแสงสะท้อนจากเป้าหมายที่คุณเลือก เพื่อปรับปรุงพารามิเตอร์ของเรนจ์ไฟน การออกแบบของมันประกอบด้วยเลนส์คุณภาพสูงเสมอ ซึ่งช่วยให้คุณโฟกัสลำแสงที่สร้างขึ้นในวิธีที่แม่นยำที่สุด และรับลำแสงกระจัดกระจายที่เครื่องรับ แอมพลิฟายเออร์ออปติคอลนี้เรียกว่าช่องมองภาพ เมื่อพูดถึงคำศัพท์ที่เข้าถึงได้ ช่องมองภาพแบบออพติคอลของเรนจ์ไฟนเดอร์ประเภทนี้มีหลักการทำงานของตาข้างเดียวที่มีค่ากำลังขยาย 6x, 12x

ประเภทของเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์

ขึ้นอยู่กับประเภทของการประมวลผลสัญญาณที่ปล่อยออกมา อุปกรณ์ดังกล่าวแบ่งออกเป็น 2 ประเภท:

เครื่องหาระยะเฟส– หลักการทำงานขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบค่าเฟสของลำแสงที่ส่งและสะท้อน อุปกรณ์ดังกล่าวมีราคาไม่แพงและใช้งานง่าย โดยปกติแล้ว นักล่าและผู้ชื่นชอบอาวุธขนาดเล็กมักสนใจที่จะซื้ออุปกรณ์ดังกล่าว

เครื่องหาระยะพัลส์– ทำงานโดยพิจารณาเวลาตอบสนองของลำแสงเลเซอร์ที่ส่งไป

คุณสมบัติของเรนจ์ไฟนเดอร์ที่ใช้ในพื้นที่ล่าสัตว์

เรนจ์ไฟนเดอร์เป็นอุปกรณ์เสริมที่ยอดเยี่ยมสำหรับการยิง ทั้งสำหรับอาวุธล่าสัตว์และสำหรับกีฬายิงธนู ขนาดตัวเครื่องเทียบได้กับแอปเปิลลูกใหญ่เลยทีเดียว เรนจ์ไฟนเดอร์ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง

นักล่าชอบซื้ออุปกรณ์ที่สามารถวัดเส้นทาง (ระยะทาง) ได้ตั้งแต่ 500 ม. ถึง 1.5 กม. ข้อผิดพลาดในการคำนวณระยะทางขึ้นอยู่กับประเภทของเลนส์และอุปกรณ์นั้นเอง ดังนั้นอุปกรณ์ที่มีราคาแพงกว่าจึงมีข้อผิดพลาดในการวัดระยะทางโดยประมาณน้อยกว่า

ปัจจัยสำคัญสำหรับเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์คือการกันน้ำ ท้ายที่สุดแล้วกระบวนการล่าสัตว์จะเกิดขึ้นในทุกสภาพอากาศดังนั้นพารามิเตอร์นี้จึงมีความสำคัญมาก การกันน้ำจะปกป้องไม่เพียงแต่เลนส์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงแบตเตอรี่จากความล้มเหลวด้วย อุปกรณ์เพื่อการนี้ที่มีเครื่องคิดเลขขีปนาวุธในตัวกำลังได้รับความนิยมอย่างมาก สะดวกเป็นพิเศษสำหรับการล่าสัตว์: คุณทราบระยะทางถึงเป้าหมายอย่างแน่นอน ดังนั้นการถ่ายภาพในระยะวิกฤติจึงจำเป็นต้องใช้เรนจ์ไฟน์เดอร์

การล่าสัตว์ด้วยเรนจ์ไฟนเดอร์

การล่าหมี: ระยะการยิงแบบเล็งและปลอดภัยอยู่ที่ 50 ถึง 150 เมตร

Varminting - การล่าสุนัขจิ้งจอกในฤดูหนาวยิงจากระยะไกลเท่านั้น

เมื่อล่ากวางเอลค์และกวางโร เป็นความคิดที่ดีที่จะใช้เรนจ์ไฟนเดอร์พร้อมเครื่องคิดเลขแบบขีปนาวุธ

การล่าสัตว์ในพื้นที่ภูเขาต้องใช้อุปกรณ์ดังกล่าวด้วยขอแนะนำให้มีตัวเลือก "ไม้โปรแทรกเตอร์"

อุปกรณ์ที่จะซื้อขึ้นอยู่กับเจ้าของในอนาคตในการตัดสินใจ ท้ายที่สุดเขารู้แน่ชัดว่างานใดบ้างที่จะมอบหมายให้กับอุปกรณ์ ผู้นำตลาดคือบริษัทระดับโลกที่สร้างชื่อเสียงมายาวนานในฐานะผู้ผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาที่เชื่อถือได้และมีคุณภาพสูง

เครื่องวัดระยะด้วยแสงเป็นอุปกรณ์แสงที่ใช้ในการวัดระยะทางถึงวัตถุ ตามหลักการทำงาน rangefinders แบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลักคือประเภทเรขาคณิตและทางกายภาพ กลุ่มแรกประกอบด้วยเครื่องวัดระยะแบบเรขาคณิต การวัดระยะทางด้วยเรนจ์ไฟนเดอร์ประเภทนี้จะขึ้นอยู่กับการกำหนดความสูง hตัวอย่างเช่น ABC (แผนภาพที่ 10) ไปตามด้านที่ทราบ AB = I (ฐาน) และมุมแหลมตรงข้าม... ปริมาณหนึ่ง I หรือ มักจะเป็นค่าคงที่ และอีกปริมาณหนึ่งเป็นตัวแปร (วัดได้) จากคุณสมบัตินี้ จึงทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างเรนจ์ไฟนเดอร์ที่มีมุมคงที่กับเรนจ์ไฟนเดอร์ที่มีฐานคงที่ เรนจ์ไฟนต์แบบมุมคงที่คือกล้องโทรทรรศน์ที่มีเกลียวสองเส้นขนานกันในมุมมอง และฐานเป็นไม้เท้าแบบพกพาที่มีการแบ่งระยะเท่ากัน ระยะห่างถึงฐานที่วัดโดยเรนจ์ไฟนเดอร์นั้นแปรผันตามจำนวนแผนกพนักงานที่มองเห็นได้ผ่านกล้องโทรทรรศน์ระหว่างเกลียวต่างๆ เครื่องมือจีโอเดติกหลายชนิด (กล้องสำรวจ ระดับ ฯลฯ) ทำงานบนหลักการนี้ ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ของเรนจ์ไฟนเส้นใยคือ 0.3-1% เครื่องวัดระยะด้วยแสงที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งมีฐานคงที่ถูกสร้างขึ้นบนหลักการของการรวมภาพของวัตถุที่สร้างด้วยลำแสงที่ผ่านระบบเครื่องวัดระยะด้วยแสงต่างๆ การจัดตำแหน่งจะดำเนินการโดยใช้ตัวชดเชยแสงที่อยู่ในระบบออพติคัลระบบใดระบบหนึ่งและอ่านผลการวัดในระดับพิเศษ เรนจ์ไฟนเดอร์ตาข้างเดียวที่มีฐาน 3-10 ซม. ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเรนจ์ไฟนถ่ายภาพ ข้อผิดพลาดของเครื่องวัดระยะด้วยแสงที่มีฐานคงที่น้อยกว่า 0.1% ของระยะทางที่วัดได้ 10. หลักการทำงานของเรนจ์ไฟนต์แบบเรขาคณิต AB - ฐาน, h - ระยะทางที่วัดได้ ด้วยวิธีเฟส การแผ่รังสีจะถูกมอดูเลตตามกฎไซนูซอยด์โดยใช้โมดูเลเตอร์ (ผลึกแสงไฟฟ้าที่เปลี่ยนพารามิเตอร์ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า สัญญาณ). รังสีที่สะท้อนจะเข้าสู่เครื่องตรวจจับแสง ซึ่งสัญญาณมอดูเลตจะถูกปล่อยออกมา เฟสของสัญญาณที่สะท้อนจะเปลี่ยนไปตามระยะห่างจากวัตถุโดยสัมพันธ์กับเฟสของสัญญาณในโมดูเลเตอร์ การวัดความต่างเฟสจะเป็นการวัดระยะห่างจากวัตถุ

อุปกรณ์อิเล็กโทรออปติคอลพลเรือนที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับช่วงการวัดคือเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพกพา ซึ่งคุณสามารถวัดระยะทางไปยังวัตถุใด ๆ บนพื้นดินที่อยู่ในแนวสายตาตรงได้โดยมีข้อผิดพลาดประมาณหนึ่งเมตร ระยะสูงสุดในการกำหนดระยะห่างเป็นรายบุคคลสำหรับแต่ละรุ่น โดยปกติแล้วจะอยู่ระหว่างหลายร้อยถึงหนึ่งพันห้าพันเมตร และขึ้นอยู่กับประเภทของวัตถุเป็นสำคัญ วิธีที่ดีที่สุดคือการวัดช่วงของวัตถุขนาดใหญ่ที่มีการสะท้อนแสงสูง และที่แย่ที่สุดคือการวัดวัตถุขนาดเล็กที่ดูดซับรังสีเลเซอร์อย่างเข้มข้น เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์สามารถทำได้ในรูปแบบของตาข้างเดียวหรือกล้องส่องทางไกลที่มีกำลังขยายตั้งแต่ 2 ถึง 7 เท่า ผู้ผลิตบางรายรวมเครื่องวัดระยะเข้ากับอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นอื่นๆ เช่น กล้องไรเฟิลสโคป มีเครื่องหมายพิเศษในขอบเขตการมองเห็นของเรนจ์ไฟนเดอร์ ซึ่งอยู่ในแนวเดียวกับวัตถุ หลังจากนั้นจึงวัดระยะ โดยปกติจะทำได้โดยการกดปุ่มเท่านั้น ผลการวัดจะแสดงบนแผงตัวบ่งชี้ที่อยู่บนตัวเครื่องหรือสะท้อนให้เห็นในเลนส์ใกล้ตา ซึ่งช่วยให้คุณได้รับข้อมูลเกี่ยวกับระยะโดยไม่ต้องละสายตาจากเรนจ์ไฟนเดอร์ หลายรุ่นสามารถแสดงผลการวัดในหน่วยเมตริกต่างๆ (เมตร ฟุต หลา)

ปัญหาในการวัดระยะทางตามธรรมชาติบนพื้นดินอย่างแม่นยำ ในด้านธรณีวิทยา การก่อสร้าง และการทหาร ได้รับการแก้ไขด้วยการใช้เครื่องวัดระยะเลเซอร์แบบพกพาน้ำหนักเบาเท่านั้น ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ อุปกรณ์เลเซอร์มีโอกาสไม่เพียงแต่ในการวัด แต่ยังคำนวณระยะห่างจากการวัดทางอ้อมอีกด้วย มีการปฏิวัติเล็กน้อยในเทคโนโลยีการวัดระยะทางไกลด้วยการพัฒนาและการแนะนำเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์วัดได้อย่างไร?

1. การวัดเวลาที่พัลส์แสงใช้เพื่อเดินทางเป็นระยะทางจากอุปกรณ์ไปยังจุดที่จะวัดและย้อนกลับ ตามตัวจับเวลาภายในซึ่งเปิดตัวพร้อมกันกับพัลส์เลเซอร์ไมโครโปรเซสเซอร์จะคำนวณระยะห่างจากวัตถุ
2. การอ่านเฟสของการแผ่รังสีเลเซอร์ที่สะท้อนเข้ามา ในกรณีนี้ที่เอาต์พุตจากเรนจ์ไฟนลำแสงจะถูกมอดูเลตด้วยความถี่สูงถึง 100 MHz และสัญญาณที่สะท้อนจากวัตถุที่มีความน่าจะเป็น 99.9% จะมีลักษณะเฟสที่แตกต่างจากเฟสแรก ระยะทางที่เดินทางคำนวณจากความแตกต่างระหว่างมุมบิดเริ่มต้นและมุมสุดท้ายของลำแสง

สำหรับข้อมูลของคุณ!

ในทางปฏิบัติ ทั้งสองวิธีมักใช้พร้อมกันมากที่สุด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมบางครั้งจึงกล่าวกันว่าเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์มีหลักการวัดสามประการ วิธีเฟสมีความแม่นยำสูงสุด แต่ใช้เมื่อวัดระยะทางสูงสุดสิบเมตร ในการคำนวณระยะทางด้วยความแม่นยำไม่กี่มิลลิเมตร เรนจ์ไฟนจะต้อง "เห็น" จุดของการแผ่รังสีเลเซอร์บนพื้นผิวของวัตถุโดยสมบูรณ์ สำหรับขนาดกลางและระยะทางไกล

ใช้วิธีการพัลส์เฟส และสำหรับระยะทางไกลๆ ส่วนใหญ่จะใช้วิธีการพัลส์

กล้องเรนจ์ไฟนแบบโครงสร้างและ geodetic ที่มีคุณภาพระดับมืออาชีพในสภาพอากาศที่ชัดเจนแต่ไม่มีแดดจ้าจะทำงานได้อย่างเสถียรที่ระยะสูงสุด 250 ม. ในช่วงเช้าที่มีหมอกหนา หมอกเบาบาง หรือฝนตก การแผ่รังสีเลเซอร์จะกระจัดกระจาย ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จึงทำให้เกิดข้อผิดพลาดบางอย่าง

การวัดเรนจ์ไฟนภาคปฏิบัติ เครื่องวัดระยะภาคสนามทำงานอย่างไร หากต้องการวัดระยะทางถึงจุดใดจุดหนึ่ง คุณจะต้องยึดอุปกรณ์ให้แน่นหนา โดยควรใช้ขาตั้งกล้องหรืออุปกรณ์ยึดอเนกประสงค์ วางตำแหน่งตัวส่งสัญญาณในทิศทางของพื้นผิวที่จะวัดระยะทาง เริ่มโหมดการวัดและรอสักครู่จนกว่าอุปกรณ์จะปล่อยชุดพัลส์เลเซอร์แล้วคำนวณระยะทาง บนสถานที่ก่อสร้าง

ในการวัดระยะห่างระหว่างผนัง ให้วางเรนจ์ไฟนเนอร์ไว้บนกล่องหรือบนพื้นคอนกรีต คุณภาพและความแม่นยำของการวัดส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพในการสะท้อนของพื้นผิวที่ลำแสงเลเซอร์ตกกระทบ บ่อยครั้งที่มีการติดตั้งเป้าหมายที่เรียกว่าบนพื้นผิวที่หยาบ เป็นสนิม หลวม และเทอะทะ -องค์ประกอบพลาสติก

ด้วยอัลเบโด้ที่ปรับเทียบแล้ว

อุปกรณ์ที่ทันสมัยสำหรับการวัดระยะทางโดยใช้รังสีเลเซอร์ผลิตขึ้นโดยใช้เลเซอร์โซลิดสเตตหรือเซมิคอนดักเตอร์ที่ค่อนข้างทรงพลัง เพื่อวัตถุประสงค์ทางแพ่ง จะใช้เฉพาะตัวปล่อยเซมิคอนดักเตอร์เท่านั้น สำหรับการวัดระยะทางในอุตสาหกรรมและในครัวเรือน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์มีจำหน่ายในรูปแบบตัวเรือนและระบบการวัดหลายแบบ:

1. การก่อสร้างและ อุปกรณ์ควบคุมทำในรูปแบบ หน่วยอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดใหญ่กว่าโทรศัพท์มือถือแบบปุ่มกดเล็กน้อย โดยทั่วไปแล้ว ตัวเครื่องจะถูกปิดผนึกไว้ในกล่องกันน้ำและฝุ่น ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการใช้งานภาคสนามและในสถานที่ก่อสร้างได้เป็นอย่างมาก
2. เครื่องวัดระยะที่มีความแม่นยำสูงผลิตขึ้นในรูปแบบของกล้องวิดีโอแบบมือถือหรือเครื่องวัดระดับ นอกเหนือจากหน่วยประมวลผลและเครื่องตรวจจับแสงแล้ว อุปกรณ์ดังกล่าวยังมีตัวค้นหาวิดีโอ ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการชี้ตัวส่งสัญญาณไปที่วัตถุการวัด
3. เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์ในตัวใช้สำหรับอุปกรณ์ geodetic ในกล้องส่องทางไกลล่าสัตว์ ในอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาใดๆ ที่ต้องการการวัดระยะทางที่แม่นยำ รวมถึงสถานที่ทางทหารและเครื่องสแกนวิดีโอ

สำหรับข้อมูลของคุณ!

บ่อยครั้งที่เครื่องหาระยะเลเซอร์พลเรือนผลิตและผลิตตามการออกแบบทางทหาร โดยมีความแม่นยำและช่วงการวัดต่ำเกินจริง

ในบรรดาอุปกรณ์พลเรือนที่มีชื่อเสียงที่สุดในประเทศคือผลิตภัณฑ์ของ บริษัท เยอรมัน Leica และ Bosch, Condtrol ของรัสเซียและ Sndway ของจีน ผลิตภัณฑ์ของบริษัทเหล่านี้คิดเป็น 75% ของยอดขายทั้งหมดในตลาดภายในประเทศ

เครื่องวัดระยะเลเซอร์คุณภาพเยอรมัน ปัจจุบัน เลนส์และกล้องของ Leica เป็นที่รู้จักในฐานะตัวอย่างของเลนส์คุณภาพสูงและกลไกที่มีความแม่นยำ ก็ไม่มีข้อยกเว้นเครื่องค้นหาระยะเลเซอร์

ไลก้า. ตัวอย่างคือ Leica Disto D210 ขนาดกะทัดรัดโทรศัพท์มือถือ , "ไลก้าดิสโต้ D210". ออกแบบมาเพื่อการวัดในกรณีที่ไม่มีการรบกวนในรูปแบบของฝุ่น หมอก และการตกตะกอน ผู้ผลิตแนะนำให้ใช้เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ของ Leica ภายในอาคารเป็นหลักที่ไซต์ก่อสร้างสำเร็จรูป รุ่น "Leica Disto D210". มีฝาครอบป้องกันภายนอก ดังนั้นข้อจำกัดในการใช้งานจึงมีผลกับช่วงอุณหภูมิเป็นหลัก - ตั้งแต่ 0 o ถึง +40 o ที่อุณหภูมิต่ำ

ขนาดของ Leica Disto D210 ตามลำดับ 11.1x4.3 ซม. โดยมีความหนาเคส 2.3 ซม. ขนาดของเคสทำให้คุณสามารถถือเครื่องวัดระยะเลเซอร์ Leica ได้ตามปกติและดำเนินการคำสั่งบนคีย์บอร์ดด้วยมือข้างเดียว

การออกแบบของ Leica Disto D210 ออกแบบมาสำหรับช่วงการวัด 60 ม. ด้วยความแม่นยำ 1 มิลลิเมตรครึ่ง อุปกรณ์ช่วยให้คุณจัดเก็บค่าการวัดล่าสุด 10 ค่าในหน่วยความจำ ดำเนินการติดตาม ทำเครื่องหมายส่วน คำนวณระยะทางจากการวัดทางอ้อม และใช้สูตร planimetry อย่างง่าย ปัจจุบัน Leica ดังกล่าวมีราคาอย่างน้อย 200 เหรียญสหรัฐ ซึ่งแพงกว่ากล้องยี่ห้อจีนประมาณสามถึงสี่เท่า เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ "Bosch PLR 50C" ที่มีฟังก์ชันการทำงานคล้ายกันมีราคาถูกกว่า 20% แต่บทวิจารณ์จากผู้ใช้ส่วนใหญ่เกี่ยวกับผลการใช้งานจริงยืนยันชื่อเสียงระดับสูงของ Leika อีกครั้ง

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ของรัสเซียและจีน

วันนี้ตลาดเต็มไปด้วยอะนาล็อกจีนที่ค่อนข้างถูกของแบรนด์ดัง จากการเลือกสรรที่นำเสนอนั้นคุ้มค่าอย่างยิ่งที่จะพิจารณาดูผลิตภัณฑ์ของ บริษัท Sndway อย่างใกล้ชิด ก่อนอื่นควรสังเกตว่าราคาของรุ่น Sndway SWT40 ที่แพงที่สุดในร้านค้าออนไลน์ของจีนนั้นแทบจะเกิน $ 25 ในตลาดรัสเซียคุณสามารถซื้อได้ในราคา 2,500-2,700 รูเบิล

รุ่น "Sndway SWT40" สามารถเรียกได้ว่าเป็นเรนจ์ไฟนรุ่นราคาประหยัดหรือแบบใช้ในบ้าน แต่เพียงเพราะผู้ผลิตจำกัดระยะการจับสูงสุดของจุดลำแสงไว้ที่ 40 ม. ความแม่นยำในการวัดคือ 2 มม. ซึ่งเกินพอสำหรับ วัตถุประสงค์ในครัวเรือน แหล่งจ่ายไฟเพียงพอสำหรับการวัด 600-700 ครั้งโดยผู้ผลิตประกาศ 800 รอบ เป็นมูลค่า noting แยกกัน คุณภาพสูงการประกอบร่างกายซึ่งในตัวมันเองพูดถึง วัฒนธรรมชั้นสูงการผลิต.

มีคนมักเห็นความเห็นว่าด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์ ระยะทางจะถูกวัดโดยการวัดเวลา "การบิน" ของพัลส์เลเซอร์โดยตรงจากเลเซอร์ไปยังวัตถุที่สะท้อนและด้านหลังเท่านั้น ในความเป็นจริง วิธีการนี้ (เรียกว่าพัลส์หรือเวลาบิน TOF) ใช้เป็นหลักในกรณีที่ระยะห่างจากวัตถุที่ต้องการค่อนข้างมาก (>100 ม.) เนื่องจากความเร็วแสงสูงมาก จึงค่อนข้างยากที่จะวัดเวลาในการบินของแสงและระยะทางด้วยความแม่นยำอย่างยิ่งด้วยพัลส์เลเซอร์เดียว แสงเดินทางได้ 1 เมตรในเวลาประมาณ 3.3 ns ดังนั้นความแม่นยำของการวัดเวลาจึงควรเป็นนาโนวินาที แม้ว่าความแม่นยำของการวัดระยะทางจะยังคงอยู่หลายสิบเซนติเมตรก็ตาม ในการวัดช่วงเวลาด้วยความแม่นยำดังกล่าว จะใช้ FPGA และวงจรไมโครพิเศษ

อย่างไรก็ตาม ยังมีวิธีการเลเซอร์อื่นๆ ในการเปลี่ยนระยะห่าง หนึ่งในนั้นคือเฟส ในวิธีนี้ เลเซอร์จะทำงานอย่างต่อเนื่องซึ่งแตกต่างจากวิธีก่อนหน้า แต่การแผ่รังสีของเลเซอร์จะถูกมอดูเลตด้วยสัญญาณความถี่ที่แน่นอน (โดยปกติคือความถี่น้อยกว่า 500 MHz) ความยาวคลื่นเลเซอร์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง (โดยปกติจะเลือกเลเซอร์ 500 - 1100 นาโนเมตร)
เครื่องตรวจจับแสงจะได้รับรังสีที่สะท้อนจากวัตถุและเฟสของมันถูกเปรียบเทียบกับเฟสของสัญญาณอ้างอิง - จากเลเซอร์ การมีอยู่ของความล่าช้าในการแพร่กระจายคลื่นทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟส ซึ่งวัดโดยเครื่องค้นหาระยะ
ระยะทางถูกกำหนดโดยสูตร:

โดยที่ c คือความเร็วแสง f คือความถี่การปรับด้วยเลเซอร์ phi คือการเปลี่ยนเฟส

สูตรนี้ใช้ได้ก็ต่อเมื่อระยะห่างจากวัตถุน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของสัญญาณมอดูเลต ซึ่งเท่ากับ c/2f
หากความถี่มอดูเลตคือ 10 MHz ระยะทางที่วัดได้จะสูงถึง 15 เมตร และเมื่อระยะทางเปลี่ยนจาก 0 ถึง 15 เมตร ความแตกต่างของเฟสจะเปลี่ยนจาก 0 เป็น 360 องศา การเปลี่ยนแปลงเฟสชิฟต์ 1 องศาในกรณีนี้สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของวัตถุประมาณ 4 ซม.
เมื่อเกินระยะนี้ จะเกิดความคลุมเครือ - ไม่สามารถระบุได้ว่ามีช่วงคลื่นกี่ช่วงที่พอดีภายในระยะที่วัดได้ เพื่อแก้ไขความกำกวม ความถี่มอดูเลตเลเซอร์จะถูกเปลี่ยน หลังจากนั้นระบบสมการผลลัพธ์จะถูกแก้ไข

กรณีที่ง่ายที่สุดคือการใช้สองความถี่ ที่ความถี่ต่ำจะกำหนดระยะห่างจากวัตถุโดยประมาณ (แต่ระยะทางสูงสุดยังคงจำกัด) ที่ความถี่สูงจะกำหนดระยะทางด้วยความแม่นยำที่ต้องการ - ด้วยความแม่นยำในการวัดเท่ากัน การเปลี่ยนเฟสเมื่อใช้ความถี่สูงความแม่นยำในการวัดระยะทางจะสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

เนื่องจากมีอยู่ค่อนข้างมาก วิธีง่ายๆวัดการเปลี่ยนเฟสด้วยความแม่นยำสูง จากนั้นความแม่นยำของการวัดระยะทางในเรนจ์ไฟนเดอร์ดังกล่าวสามารถเข้าถึงได้สูงสุด 0.5 มม. เป็นหลักการของเฟสที่ใช้ในเรนจ์ไฟนเดอร์ที่ต้องการความแม่นยำในการวัดสูง - เรนจ์ไฟนเดอร์เชิงภูมิศาสตร์ รูเล็ตเลเซอร์ เรนจ์ไฟนเดอร์แบบสแกนที่ติดตั้งบนหุ่นยนต์

อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ก็มีข้อเสียเช่นกัน - พลังงานรังสีของเลเซอร์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่องนั้นต่ำกว่าเลเซอร์พัลซิ่งอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งไม่อนุญาตให้ใช้ตัวค้นหาช่วงเฟสในการวัดระยะทางไกล นอกจากนี้ การวัดเฟสด้วยความแม่นยำที่ต้องการอาจใช้เวลาช่วงหนึ่ง ซึ่งเป็นการจำกัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์

กระบวนการที่สำคัญที่สุดในเรนจ์ไฟนเดอร์คือการวัดความต่างเฟสของสัญญาณซึ่งกำหนดความแม่นยำของการวัดระยะทาง มี วิธีต่างๆการวัดผลต่างเฟสทั้งอนาล็อกและดิจิตอล แบบอะนาล็อกนั้นง่ายกว่ามาก ส่วนแบบดิจิทัลให้ความแม่นยำมากกว่า ในเวลาเดียวกัน การวัดความแตกต่างของเฟสของสัญญาณความถี่สูงโดยใช้วิธีดิจิทัลทำได้ยากกว่า - การหน่วงเวลาระหว่างสัญญาณจะวัดเป็นนาโนวินาที (ความล่าช้านี้เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับในเครื่องวัดระยะพัลส์)

เพื่อให้งานง่ายขึ้น มีการใช้การแปลงสัญญาณเฮเทอโรไดน์ - สัญญาณจากเครื่องตรวจจับแสงและเลเซอร์จะถูกผสมแยกกันกับสัญญาณที่มีความถี่ใกล้เคียงกันซึ่งสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดเพิ่มเติม - ออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ ความถี่ของสัญญาณมอดูเลตและออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่แตกต่างกันไปตามกิโลเฮิรตซ์หรือหน่วยเมกะเฮิรตซ์ สัญญาณความถี่ที่แตกต่างจะถูกแยกออกจากสัญญาณที่ได้รับโดยใช้ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน ความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณจะไม่เปลี่ยนแปลงในการแปลงนี้ หลังจากนั้น จะง่ายกว่ามากในการวัดความแตกต่างของเฟสของสัญญาณความถี่ต่ำที่ได้รับโดยใช้วิธีดิจิทัล - คุณสามารถแปลงสัญญาณเป็นดิจิทัลได้อย่างง่ายดายด้วย ADC ความเร็วต่ำ หรือวัดความล่าช้าระหว่างสัญญาณ (เมื่อความถี่ลดลง จะเพิ่มขึ้น อย่างเห็นได้ชัด) โดยใช้เคาน์เตอร์ ทั้งสองวิธีค่อนข้างง่ายที่จะนำไปใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์

มีวิธีอื่นในการวัดความแตกต่างของเฟส - การตรวจจับแบบซิงโครนัสแบบดิจิทัล หากความถี่ของสัญญาณมอดูเลตไม่สูงมาก (น้อยกว่า 15 MHz) สัญญาณดังกล่าวสามารถแปลงเป็นดิจิทัลโดย ADC ความเร็วสูงที่ซิงโครไนซ์กับสัญญาณมอดูเลตเลเซอร์ จากทฤษฎีบทของ Kotelnikov เป็นไปตามว่าความถี่ในการสุ่มตัวอย่างควรสูงเป็นสองเท่าของความถี่การปรับด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตามเนื่องจากเป็นดิจิทัล สัญญาณย่านความถี่แคบ(ยกเว้นความถี่มอดูเลชั่นไม่มีสัญญาณอื่นที่อินพุต ADC) จากนั้นคุณสามารถใช้วิธีการสุ่มตัวอย่างได้ซึ่งสามารถลดความถี่การสุ่มตัวอย่าง ADC ลงได้อย่างมาก - เหลือหลายเมกะเฮิรตซ์ เป็นที่ชัดเจนว่าส่วนอะนาล็อกของเรนจ์ไฟนเดอร์นั้นเรียบง่ายขึ้น

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

การศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลาง

สถาบันการศึกษาวิชาชีพชั้นสูง

"มหาวิทยาลัยแห่งรัฐตูลา"

คณะระบบควบคุมอัตโนมัติ

กรมควบคุมอุปกรณ์

ควบคุม - งานหลักสูตรตามระเบียบวินัย

“พื้นฐานทางกายภาพและทางทฤษฎีสำหรับการสร้างเครื่องมือและ

ระบบควบคุมและระบบนำทาง"

ในหัวข้อ “เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์”

เสร็จสิ้นโดย: นักเรียน gr. 130801

โวลินคิน พี.เอ็น.

ตรวจสอบโดย: Likhosherst V.V.

บทนำ………………………………………………………...3 หน้า

1. ข้อดีของเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์………..…………..4 หน้า

2. การออกแบบและหลักการทำงาน………………………………………….. 5 หน้า

4. ตัวอย่างเครื่องหาระยะด้วยเลเซอร์…………………………………....6 หน้า

5. ประวัติความเป็นมาของการพัฒนา................................................ ..... ...........................................7 หน้า

บทสรุป................................................. ................................................ ...... ....9 หน้า

การแนะนำ

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดระยะทางโดยใช้ลำแสงเลเซอร์

ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมมาตรวิทยา การสำรวจภูมิประเทศ การทหาร การนำทาง การวิจัยทางดาราศาสตร์ และการถ่ายภาพ เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์สมัยใหม่โดยส่วนใหญ่จะมีขนาดกะทัดรัดและช่วยให้คุณระบุระยะทางไปยังวัตถุที่สนใจได้ในเวลาอันสั้นที่สุดและแม่นยำอย่างยิ่ง

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์มีหลักการทำงานที่แตกต่างกัน: พัลส์และเฟส

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลซิ่งคืออุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเลเซอร์แบบพัลซ์และเครื่องตรวจจับรังสี ด้วยการวัดเวลาที่ลำแสงใช้ในการเดินทางไปยังตัวสะท้อนแสงและย้อนกลับ และทราบความเร็วของแสง คุณสามารถคำนวณระยะห่างระหว่างเลเซอร์กับวัตถุที่สะท้อนแสงได้

เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์แบบเฟสคือเครื่องวัดระยะที่มีหลักการทำงานขึ้นอยู่กับวิธีเปรียบเทียบเฟสของสัญญาณที่ส่งและสะท้อน เครื่องวัดระยะแบบเฟสมีความแม่นยำในการวัดสูงกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องวัดระยะแบบพัลส์ เครื่องวัดระยะเฟสยังมีราคาถูกกว่าในการผลิต เป็นเครื่องวัดระยะเฟสที่แพร่หลายในชีวิตประจำวัน

ข้อดีของเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์

ประการแรก คุณสามารถวัดระยะทางเพียงอย่างเดียวได้ เพียงชี้อุปกรณ์ไปที่เป้าหมายแล้วกดปุ่ม เครื่องมือน้ำหนักเบาและกะทัดรัดนี้สะดวกและใช้งานง่าย และช่วยให้คุณวัดไม่เพียงแต่ความยาวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความกว้างและความสูงของวัตถุ คำนวณปริมาตรและพื้นที่ และยังทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์อีกด้วย ในเวลาเดียวกัน เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ช่วยให้คุณบันทึกผลการวัดลงในหน่วยความจำได้

นอกจากนี้ เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์นั้นไม่เหมือนกับการวัดด้วยเทปเหล็กหรือผ้าแบบดั้งเดิม ในทางปฏิบัติแล้วจะไม่เกิดการสึกหรอเมื่อเวลาผ่านไป คุณเพียงแค่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ให้ตรงเวลา และแน่นอนว่า ข้อดีที่ปฏิเสธไม่ได้ของเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์คือความแม่นยำในการวัดสูง ความเร็วในการทำงาน ความง่ายในการใช้งาน และ การป้องกันที่เชื่อถือได้จากฝุ่นและความชื้น หากคุณทิ้งเรนจ์ไฟนเตอร์ลงในโคลน ให้ล้างใต้น้ำไหลอย่างรวดเร็วและระมัดระวังแล้วทำงานต่อไป การวัดด้วยเทปเลเซอร์บางรุ่นมีเครื่องวัดความเอียงซึ่งช่วยให้คุณวัดความสูงของวัตถุได้ในขั้นตอนเดียวนั่นคือวัดด้านตรงข้ามมุมฉากและมุมและความสูงจะถูกคำนวณโดยอัตโนมัติ

หลักการออกแบบและการทำงาน

วิธีการกำหนดช่วงพัลส์ใช้อัตราส่วนต่อไปนี้:

โดยที่ L คือระยะห่างจากวัตถุ

C คือความเร็วของการแพร่กระจายรังสี

T คือเวลาที่แรงกระตุ้นเดินทางไปยังเป้าหมายและย้อนกลับ

การพิจารณาความสัมพันธ์นี้แสดงให้เห็นว่าความแม่นยำที่เป็นไปได้ของการวัดช่วงถูกกำหนดโดยความแม่นยำในการวัดเวลาที่พัลส์พลังงานเดินทางไปยังวัตถุและย้อนกลับ เป็นที่ชัดเจนว่ายิ่งแรงกระตุ้นสั้นเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น

ภารกิจในการกำหนดระยะห่างระหว่างเรนจ์ไฟนเดอร์และเป้าหมายคือการวัดช่วงเวลาที่สอดคล้องกันระหว่างสัญญาณโพรบและสัญญาณที่สะท้อนจากเป้าหมาย มีสามวิธีในการวัดช่วง ขึ้นอยู่กับประเภทของการปรับการแผ่รังสีเลเซอร์ที่ใช้ในเรนจ์ไฟนเดอร์: พัลส์ เฟส หรือเฟสพัลส์

สาระสำคัญของวิธีการกำหนดระยะพัลส์คือพัลส์ที่ตรวจวัดจะถูกส่งไปยังวัตถุ ซึ่งจะเริ่มตัวนับเวลาในตัวค้นหาระยะด้วย เมื่อชีพจรที่สะท้อนจากวัตถุไปถึงเรนจ์ไฟนเดอร์ เครื่องจะหยุดการนับ ขึ้นอยู่กับช่วงเวลา (ความล่าช้าของชีพจรที่สะท้อน) ระยะห่างจากวัตถุจะถูกกำหนด

ด้วยวิธีการกำหนดระยะ การแผ่รังสีเลเซอร์จะถูกมอดูเลตตามกฎไซน์ซอยด์โดยใช้โมดูเลเตอร์ (คริสตัลออปติกไฟฟ้าที่เปลี่ยนพารามิเตอร์ภายใต้อิทธิพลของสัญญาณไฟฟ้า) โดยทั่วไปจะใช้สัญญาณไซน์ที่มีความถี่ 10...150 MHz (ความถี่การวัด) รังสีที่สะท้อนจะเข้าสู่เลนส์รับและตัวตรวจจับแสง ซึ่งสัญญาณมอดูเลตจะถูกปล่อยออกมา เฟสของสัญญาณที่สะท้อนจะเปลี่ยนไปตามระยะห่างจากวัตถุโดยสัมพันธ์กับเฟสของสัญญาณในโมดูเลเตอร์ โดยการวัดความต่างเฟส ระยะห่างจากวัตถุจะถูกกำหนด