Методи за измерване на разстояние с помощта на лазери

Превод Владимир Германов

Методи за измерване на разстояние

Триангулация - геометричен метод, използван за измерване на разстояния от 1 mm до много километри.
Метод за време на полет (или импулсен метод) - базиран на измерване на времето за преминаване на лазерен импулс от измервателно устройство до определена цел и обратно. Такива методи обикновено се използват на големи разстояния, от стотици метри до няколко километра. Използвайки усъвършенствана технология, е възможно да се измери разстоянието между Земята и Луната с точност до няколко сантиметра. Типичната точност на прости устройства за измерване на къси разстояния е няколко милиметра или сантиметра.
Метод на фазово изместване използва интензивно модулиран лазерен лъч. В сравнение с интерферометричния метод, неговата точност е по-ниска, но позволява недвусмислени измервания на големи разстояния и е по-подходяща за цели с дифузни отражения. Имайте предвид, че техниката на фазово изместване понякога се нарича метод на време на полет, тъй като фазовото изместване е пропорционално на времето на полета, но този термин е по-подходящ за метода, описан по-горе, когато времето на полета на измерва се светлинен импулс.
Техники за честотна модулация използвайте честотно модулирани лазерни лъчи, например, с повтарящ се линеен честотен закон. Измерените разстояния могат да бъдат преобразувани в изместване на честотата, което може да бъде измерено с помощта на удара на изходящия и приетия лъч.
Интерферометрия ви позволява да измервате разстояния с точност, по-голяма от дължината на вълната на използваната светлина.

Лазерен радар

В сравнение с ултразвукови или радио- и микровълнови устройства (радари), основното предимство на методите за лазерно измерване на разстоянието е, че лазерното лъчение има много по-малка дължина на вълната, което позволява тесен сканиращ лъч да бъде насочен и по този начин по-висока пространствена разделителна способност. Друго предимство е, че оптичният лентов филтър е много ефективен при отхвърляне на шума от други оптични честоти.

Различни проблеми с лазери за измерване на разстояние

Както при почти всички други методи за лазерно измерване, при лазерните измервания на разстояние има лазерен шум. Други проблеми, свързани с шума, могат да възникнат от шума на откриване, разсейването на светлината и ефектите на петна.

Целите могат да имат различни свойства на отражение и разсейване. Проблеми могат да възникнат от много ниски отражения или огледални отражения.

Трябва да се отбележи, че използването на лазери повдига сериозни проблеми с безопасността, особено когато се използват кратки, интензивни импулси с Q-превключване. Свързаните опасности могат да бъдат значително намалени чрез използване на безопасни за очите лазерни дължини на вълната.