Лазерный дальномер принцип действия: Лазерный дальномер – как он работает и какой выбрать? | Электронные компоненты. Дистрибьютор и магазин онлайн

Принцип работы лазерного дальномера

В ходе ремонта многочисленные промеры рулеткой и вычисления площади объектов требуют высокой концентрации и времени. Справиться с этим помогают лазерные рулетки (дальномеры) — простые в эксплуатации приборы с высокой точностью измерения. Они не только мгновенно определят расстояние, но и вычислят площадь, объем и другие характеристики объекта.

Принцип работы лазерного дальномера

Лазерный дальномер называют по-разному. Из-за умения измерять расстояние его окрестили электронной или лазерной рулеткой, хотя на самом деле традиционного для рулетки колеса в нем нет. Этим же объясняется и название лазерной линейки. Дальномеры бывают импульсные и фазовые. Принцип действия импульсных дальномеров схож с принципом работы эхолотов. При включении лазерного дальномера в нем генерируется лазерный луч и посылается излучателем до объекта, например до ближайшей стены комнаты (в звуковых дальномерах генерируется ультразвук). Луч отражается от объекта и поступает в приемник устройства.

По времени, которое проходит с момента передачи до приема луча, и определяется расстояние до объекта. Полученный сигнал обрабатывается микропроцессором умного устройства и передается на дисплей в понятном для восприятия виде. Фазовые дальномеры измеряют разность фаз волны (подробнее ниже). Для проведения замера достаточно включить функцию лазерного луча, навести дальномер на объект и нажать кнопку измерения расстояния. Расчет площади, объема и прочих характеристик также происходит при нажатии на предусмотренные для этого кнопки.

Функции лазерных дальномеров

Определение расстояния из разных точек отсчета

У лазерного дальномера есть несколько точек отсчета, что связано с особенностями измерения. Луч лазера исходит из корпуса прибора, так что при измерении расстояния от одной стены до другой придется учитывать длину этого корпуса. Чтобы не пришлось вести такие подсчеты в уме, в дальномерах настраивается точка отсчета. Она ведется от заднего торца устройства, от переднего торца или от упорной скобы (при ее наличии). Когда нужно узнать точную длину объекта, скобу выдвигают на 90 градусов (фактически цепляют за край объекта). Если нужно мерить из угла, то скобу выдвигают на 180 градусов, ведь сам прибор строго в угол не поместится.

Измерение площади и объема

Для измерения лазерным дальномером площади прямоугольника нужно определить его длину, ширину и нажать на специальную кнопку. Прибор рассчитает площадь фигуры и выведет результат на экран. Для определения объема параллелепипеда придется измерить его длину, ширину и высоту. Некоторые электронные рулетки умеют измерять углы, площади и объемы более сложных фигур. Такие измерения помогут быстро определить площадь пола, потолка, стен или узнать объем конструкции. Последнее потребуется, например, при строительстве бассейна или установке кондиционера, когда нужно знать объем воздуха кондиционируемых комнат. В некоторых приборах есть специальная функция маляра, которая складывает длины стен помещения и умножает на высоту, чтобы узнать общую площадь окрашиваемого или оклеиваемого обоями помещения.

Непрерывные измерения

У лазерных рулеток есть один минус по сравнению с обычными рулетками. В то время как мерной лентой легко отступить от стены на заданное расстояние, лазерной линейке нужна поверхность, от которой отразится луч. Для решения этой проблемы придумана функция непрерывных измерений. То есть если нужно отступить от стены, положим, на полтора метра, нужно включить эту функцию и постепенно отходить от стены. В это время прибор будет делать промеры через 1 секунду (зависит от настроек), что поможет отступить на точно заданное расстояние.

Измерения на основе вычислений

Если длину линии по каким-то причинам измерить прибором не получается, можно рассчитать ее по определенным формулам. Представим, что у помещения наклонная крыша. Тогда для определения длины наклонной линии понадобится не прямоугольник, а трапеция. Измерить три линии этой трапеции дальномером труда не составит, в то время как длину четвертой линии прибор рассчитает сам по функции трапеции.

Аналогично рассчитывается и высота до объекта, если напрямую измерить ее затруднительно. Тогда измеряется расстояние до этой точки по диагонали (гипотенуза) и по горизонтали (первый катет). По известной со школьного курса геометрии теореме Пифагора прибор рассчитает вертикаль (второй катет). Такой расчет возможен только для прямоугольных треугольников, то есть в случае вертикальных, а не наклонных поверхностей.

Определение минимума и максимума

Определить с помощью лазерной рулетки длину диагонали большой комнаты не так-то просто, поскольку нужно четкое попадание из угла в угол. Режим максимума помогает снизить риск ошибки и предполагает проведение нескольких последовательных замеров. Прибор ориентируется на первый замер и считает его наименьшим. Если при последующих замерах найдется большее значение, то оно и будет считаться длиной диагонали. Это делается из соображений, что длина диагонали всегда является наибольшей величиной из всех возможных длин помещения.

Режим минимума аналогичен предыдущему и снижает риски измерить расстояние не строго под прямым углом, а по диагонали. Например, нужно измерить расстояние от пола до потолка. Тогда в режиме минимума прибор найдет наименьшее из всех измеренных значений.

Виды лазерных дальномеров

По назначению лазерные дальномеры делят на бытовые и профессиональные. Первые чаще всего имеют небольшую (до 10 м) или среднюю (до 50 м) дальность измерения, и ограниченный функционал. Профессиональные электронные рулетки способны измерять расстояния более двухсот метров, имеют широкий набор функций и могут работать в сложных погодных условиях. Большая дальность необходима при возведении крупных объектов, измерении территории и в других случаях.

По области применения лазерные рулетки делятся на разные категории. Есть дальномеры для промышленности, военной сферы, геодезии, строительства. Есть гаджеты для рыбалки, охоты и даже для гольфа! Они отличаются друг от друга как по внешнему виду, так и по набору функций, так как призваны решать разные задачи. Например, качественный лазерный дальномер для охоты ориентирован на работу в условиях дождя, пыли, высокой влажности, мороза, умеет игнорировать траву, ветки деревьев и рассеянные в воздухе частицы вроде снежинок или дождинок.

По принципу работы бывают импульсные дальномеры и фазовые. Импульсные содержат встроенный таймер, с помощью которого определяют время отражения луча от объекта. На основании времени и скорости света рассчитывается расстояние. У импульсных лазерных рулеток мощный лазер, так что они могут измерять значительные расстояния, но обладают меньшей точностью по сравнению с фазовыми. Снижение точности связано с тем, что на расстоянии даже в несколько сот метров световой луч отражается слишком быстро (скорость света 300 тыс. км/с), что требует сверхточного таймера. Свое название импульсные рулетки получили из-за того, что в них луч лазера посылается импульсами.

В фазовых лазерных дальномерах луч посылается постоянно и модулируется сигналом определенной частоты. Отраженная от объекта волна фиксируется фотоприемником. Волна посылается в одной фазе, а отражается в другой, так что разность фаз и позволяет вычислить расстояние до объекта. Фазовые рулетки более точны, но из-за постоянной работы лазера теряют в мощности луча, потому используются в основном для измерения на небольших расстояниях.

Как выбрать лазерный дальномер       

При выборе лазерного дальномера советуем определиться с теми задачами, для которых он приобретается. От этого будут зависеть и характеристики гаджета.Максимум и минимум измерений. Для дома подойдет лазерная линейка с дальностью до 30 метров. Но для измерений на улице или в больших помещениях имеет смысл покупать прибор с высоким максимумом (100 и более метров). Минимум связан с тем, что лазерный дальномер не может измерять маленькое расстояние, как обычная линейка. У одних приборов этот показатель составляет около полуметра, у других — только пять сантиметров (чем дороже, тем шире шкала измерений).

Количество точек начала отсчета. Отсчет можно вести от верхнего края электронной рулетки, нижнего края и скобы (см. выше). Чем больше точек отсчета, тем точнее измерения.

Функционал. Помимо функциональных возможностей (расчета площади, объема, непрерывных измерений, сохранения измерений в память и пр.) советуем обратить внимание и на наличие автоотключения, жидкостного уровня для точной установки прибора, возможности установки на штатив, наличие дополнительных функций (уклономера, видоискателя, цифрового уровня и пр. ).

Длина волны и класс лазера. Чем короче длина волны, тем лучше видно луч. Измеряется эта величина в нанометрах. Класс лазера характеризует его мощность и безопасность для глаз. Чем выше класс, тем мощнее луч. Его лучше видно в сложных условиях, но и опасность повреждения глаз при попадании в них лазерного луча возрастает. Безопасным и наиболее распространенным считает второй класс, в то время как использовать дальномер с лазером третьего класса рекомендуется только в защитных очках.

Другие характеристики. Среди них диапазон рабочих температур, подсветка и звуковая индикация, комплектация (наличие USB-зарядки, штатива, сумки, ремешка, адаптера), степень защиты от ударов, влаги и прочего и габариты прибора.

 

Лазерные дальномеры — устройства для измерения расстояния с широкой сферой применения

Дальномеры при работе постоянно излучают сигнал, частота которого не превышает 500 МГц. Волна имеет неизменную длину (500-1100 нанометров). Фотоприёмник принимает отражающийся от объекта импульс. Расстояние определяется на основании расчёта разницы между изначальной и конечной фазами сигнала. Такие приборы обеспечивают высокую точность измерений при удалённости объекта не более 1 км.

Сфера применения

• Строительство.
• Некоторые виды геодезических работ.
• Сканеры.
• Робототехника.
• Навигация.
• Геодезия.
• Военное дело.
• Астрономия и т.д.

Характеристики прибора

Вне зависимости от того, какими дополнительными опциями оснащён лазерный дальномер, он обладает следующими характеристиками:

• Диапазон измерений (показывает максимальное расстояние, на котором прибор может измерить параметры объекта с точностью, заявленной производителем. У современных моделей этот показатель достигает 100 м).
• Точность (допустимая погрешность в измерениях. Обычно находится в пределах 3 мм).
• Питание. Обычно осуществляется от элементов АА или ААА (так называемых «пальчиковых» или «мизинчиковых» батареек). Некоторые модели питаются от аккумуляторов или элементов питания нестандартных типов, однако лучше выбрать прибор на классических батареях, которые без труда можно найти в магазине.
• Масса. Современные компактные дальномеры весят до 150 грамм. Более тяжёлые модели неудобны в использовании, особенно если с прибором приходится работать постоянно.

Дополнительные функции

Наиболее популярными являются следующие дополнения:

• Уровень (с его помощью можно определить отклонения плоскостей по вертикали и горизонтали).
• Угломер (в совокупности с уровнем позволяет производить одновременно несколько измерений).
• Защита от пыли и влаги. Дальномеры являются точными электронными устройствами. Попадание внутрь пыли или влаги может привести к выходу его из строя. Защищёнными корпусами оснащаются практически все современные модели. Однако если прибор планируется эксплуатировать в неблагоприятных условиях, рекомендуется выбрать вариант с повышенной защитой. Дополнительно можно приобрести специальный чехол.
• Подсветка. Даже на дорогостоящих моделях со множеством дополнительных опций иногда можно встретить монохромный дисплей и клавиатуру без подсветки. Такие приборы не очень удобны в эксплуатации. Лучше выбрать устройство с активируемой либо постоянной подсветкой и цветным дисплеем.
• Дальномер, оснащённый этой функцией, можно подключить к смартфону, планшету или ноутбуку для сохранения, анализа и передачи данных. Если выполнять все эти действия вручную, темп работы существенно снизится.

Критерии выбора лазерного дальномера

Главное, чтобы прибор мог справиться с поставленной задачей. Чтобы не ошибиться, рекомендуется обратить внимание на несколько важных факторов.

Место проведения измерений

При ярком солнечном свете лазерный луч можно визуально распознать на расстоянии до 10 м. Для замеров на более дальних дистанциях в дальномер должен быть встроен оптический или цифровой визир. При работе на больших открытых площадках следует выбирать устройства с повышенной дальностью и точностью. В помещениях можно использовать любую модель.

Точность и диапазон

Стандартные дальномеры обеспечивает точность 1-3 мм на расстоянии от 50 см до 100 м. 

Условия

Уровень защиты большинства современных дальномеров — IP54. Первая цифра обозначает степень пыленепроницаемости. Показатель 5 говорит о том, что попадание пыли внутрь корпуса в малых количествах не исключается, однако работе прибора это не помешает. Вторая цифра – защита от влаги. Дальномер с уровнем 4 вряд ли выдержит полное погружение в воду, однако вполне может работать под дождём и брызгами.

В большинстве случаев таких параметров бывает достаточно для бесперебойной работы устройства. Однако если на площадке в большом количестве присутствует мелкая пыль или на прибор может попасть вода, рекомендуется выбрать модель с усиленной защитой либо купить специальный чехол.

Устройство лазерного дальномера

Лазерный дальномер предназначен для измерения расстояний. Работа этого прибора основана на следующем принципе: он посылает лазерный сигнал, который отражается от объекта и возвращается обратно, измеряет время его прохождения и относительно него высчитывает расстояние до объекта. Большинство современных дальномеров имеет компактную форму и удобны в применении. Чтобы пользоваться таким устройством, не нужно особых умений. 

Основные элементы строительного дальномера

1. Оптический лазерный излучатель — служит для генерирования и посылки луча в нужную точку.
2. Оптический отражатель — принимает отражённый луч.
3. Компьютерный преобразователь или микропроцессор.
4. Встроенная программа вычислений — предназначена для обработки результатов измерений и выдачи их в нужном виде.
5. Фиксатор дальномера.
6. Оптический прицел — позволяет направить луч точно в нужное место.
7. Пузырьковый уровень. Строительный лазерный дальномер: выбор и эксплуатацияПузырьковый уровень, встроенный в лазерный дальномер, позволяет устанавливать прибор ровно на поверхности

В строительных лазерных дальномерах есть блокнот и калькулятор. Прибор сам будет производить вычисления и сохранять данные в памяти.

Виды дальномеров

По принципу работы лазерные дальномеры разделяются на фазовые и импульсные.

Фазовые измерители

Фазовые дальномеры имеют не очень большую дальность действия, но они намного точнее в силу принципа своей работы и дешевле из-за того, что в них не встраивают дорогой сверхточный таймер. Фазовый дальномер работает на небольших расстояниях, но имеет хорошую точность и низкую цену

Принцип работы дальномеров такого типа заключается в том, что лазерная волна посылается на объект с одной фазой, а отражаясь, возвращается с другой. Рассчитав сдвиг фаз, прибор определяет расстояние до объекта. Благодаря такому принципу работы измерения фазовым дальномером имеют высокую точность. При необходимости работы на расстояниях, превышающих длину излучаемой волны, прибор посылает сигнал несколько раз, изменяя частоту модуляции. Затем процессор устройства определяет точное расстояние до цели путём решения системы линейных уравнений.

Импульсные измерители

Импульсный дальномер состоит из детектора излучения и импульсного лазера. Он вычисляет расстояние до объекта путём умножения времени прохождения луча на величину скорости света. Импульсные измерители работают на гораздо больших расстояниях, чем фазовые, благодаря более высокой мощности излучаемого импульса. Такие дальномеры часто применяют для военных прицелов.

Видео: принцип работы лазерного дальномера

Применение и функции лазерного дальномера

С помощью лазерной рулетки можно рассчитать объём, вычислить площадь помещения, замерить сложные недоступные отрезки, определить длину ската крыши и угол его наклона, найти площадь стены с наклоном у потолка, а также её диагональ.

Дополнительные функции некоторых современных дальномеров

1. Подсветка.
2. Ватерпас или пузырьковый уровень. Это приспособление чаще всего устанавливают на строительных лазерных рулетках. Оно поможет определить, ровно ли располагается прибор на поверхности.
3. Визир — специальное устройство, приближающее точку, до которой ведётся измерение. Функция работает аналогично цифровому увеличению (зуму) на видеокамерах и особенно актуальна для работы на больших расстояниях.
4. Дисплей с цветным экраном.
5. Измеритель температуры воздуха. Допустимые погодные условия для использования каждого прибора указаны в инструкции. В любом случае при работе на морозе необходимо дать устройству некоторое время на адаптацию к окружающей температуре.
6. Датчик для измерения наклона в пределах до 45°. Он нужен для проведения расчёта угла ската крыши, наклона навеса и других аналогичных операций. Лазерный дальномер со встроенным датчиком измерения угла наклона позволяет вычислять расстояния на криволинейной поверхности
7. Индикатор уровня зарядки батареи.
8. Функция Bluetooth.
9. Трекинг — непрерывное измерение расстояний. При перемещении дальномера трекинг производит замеры не один, а несколько раз с определённой периодичностью и показывает получаемые результаты. Такая опция необходима для того, чтобы отмерить нужную длину конструкции или помещения.
10. Различные математические функции.

Работа с лазерной рулеткой

1. Установить и зафиксировать прибор в точке начала измерений.
2. Включить дальномер при помощи специальной кнопки.
3. Выбрать нужную точку отсчёта. Во многих моделях для удобства встроена возможность выбора точки — от передней части корпуса прибора или от задней. Такая функция нужна для определения расстояния без учёта размеров корпуса. Некоторые устройства также оснащены специальными скобами, позволяющими проводить измерения в неудобных местах. Точку отсчёта в них можно выбрать от края корпуса либо от самой скобы.
4. Выбрать необходимые единицы измерения.
5. Начать измерения, нажав функциональную кнопку.
6. Просмотреть результат на дисплее прибора.

Например, если нужно определить расстояние от одной стены до другой, необходимо провести следующие действия:

1. Установить прибор на одной стене.
2. Убедиться, что прибор зафиксирован ровно на поверхности и плотно у стены.
3. Назначить точкой отсчёта прижатую часть корпуса. Это позволит учесть в расчётах толщину самой рулетки.
4. Включить функцию начала замеров.
5. Посмотреть полученные результаты на экране. Для того чтобы измерить необходимое расстояние, нужно приложить прибор к стене и нажать функциональную кнопку — все остальные действия прибор произведёт сам.

Для получения более точных расчётов не рекомендуется держать прибор в руках при измерении. Запрещается направлять лазерный луч прибора в лицо, потому что он может обжечь сетчатку глаза.

Видео: как пользоваться лазерной рулеткой

https://www. youtube.com/embed/2d7TMAku4Eo

Правила эксплуатации дальномера

1. Лазерную рулетку следует эксплуатировать согласно технической инструкции.
2. Нельзя допускать попадания влаги и грязи в прибор, а также перегрева и переохлаждения дальномера.
3. Необходимо беречь прибор от падения и ударов.
4. Проводить ремонт дальномера следует только в специальных мастерских.
5. Хранить лазерный дальномер рекомендуется в специальном чехле.

Устройство компактного лазерного строительного дальномера

Устройство лазерного дальномера состоит из следующих узлов:

Схема работы лазерного дальномера

1. Излучатель – он генерирует луч и отправляет его в нужную точку.
2. Отражатель – он необходим для приема, отраженного от объекта луча.
3. Микропроцессор, для выполнения необходимых расчетов.
4. Предустановленная программа необходимая для обработки полученных при замерах данных.
5. Прицел, позволяющий направить луч в необходимое место.
6. Уровень, с помощью которого прибор можно строго выставить в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Дополнительные функции

Применяемая в составе лазерных дальномеров микроэлектроника позволяет не только выполнять прямые замеры. Многие устройства подобного типа обладают некоторыми дополнительными функции, к которым можно отнести:

1. Функция непрерывного измерения. При работе в обычном режиме дальномер при нажатии кнопки на пульте фиксирует результат и выводит его на монитор. Но, довольно часто, возникает необходимость в проведении постоянного измерения расстояния, например, от стены до будущей перегородки. Для этого прибор переводят в режим непрерывного измерения. В таком режиме работы, устройство с некоторой частотой самостоятельно выполняет замер и показывает их результаты на монитор. Измерение проходит в реальном режиме времени.

2. Определение наибольшего и наименьшего расстояния. Эта функция полезна при определении диагонали в комнате.

Дело в том, что выполнить ее замер не так и просто при направлении лазерного луча можно промахнуться и в результате будут получены неточные результаты. После установки на приборе минимального расстояния, он будет фиксировать только те замеры, которые больше установленной.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 10 чел.
Средний рейтинг: 4.3 из 5.


Что такое лазерный дальномер и как им пользоваться

Обычные механические рулетки на 3-10 метров неудобны для использования даже в быту. Они не только не дают точный результатов, но и вызывают сложности при измерении больших расстояний. Поэтому современная альтернатива в виде лазерных дальномеров быстро обрела популярность в профессиональной деятельности и быту.

С помощью таких устройств можно получить точные и сложные расчеты больших расстояний без напарника и потраченного времени. Такие приборы могут иметь различную дальность действия, показатель точности и дополнительные функции.


Принцип работы

Принцип работы лазерного дальномера основан на измерении времени, за которой луч проходит до поверхности и обратно. Использование данного принципа измерения позволяет обеспечить высокую точность.

Лазерный луч создается электромагнитной волной. Он отражается от рабочей поверхности и возвращается на приемник, который и проводит обработку информации. Для проведения измерения достаточно включить прибор, навести на поверхность и нажать кнопку. Все вычисления происходят автоматически, и уже через секунду на экране устройства появится их результат. При этом можно выставить любые удобные единицы измерения.

Дальномеры делятся на бытовые и профессиональные. Первый вид способен проводить измерение расстояния до 30 метров, а второй – до 250 метров. Для измерения расстояния на больших расстояниях лучше всего использовать штатив. Из-за низкой видимостью лазерного луча при ярком солнечном свете точность измерения будет ниже. Дорогие профессиональные модели дальномеров оснащены визирами, которые повышают точность измерения даже при плохой видимости лазерного луча.

Особенности использования

Лазерный дальномер – простое в использовании устройство. Для проведения измерительных работ необходимо следовать простой инструкции:

• Включить устройство с помощью специальной кнопки.
• Выбрать необходимую для работы функцию. Это может быть не только измерение расстояния до точки, но и расчет площади или объема помещения.
• Выбрать единицы измерения, в которых будет отображен результат измерения.
• Навести лазерный луч на поверхность, до которой следует измерить расстояние.
• Когда прибор установлен в правильном положении, необходимо нажать на кнопку измерения.
• Результат появится на экране практически мгновенно и сохранится на экране на протяжении нескольких секунд.

Для эффективной работы лазерного дальномера рекомендуется использовать его в теплых помещениях с нормальным уровнем влажности. Лазерные модели эффективны для измерения прямых расстояний, поэтому если в поверхности есть углубления, для точного результата их дополнительно следует измерить с помощью рулетки или линейки. Также на точность измерения могут повлиять блестящие или прозрачные поверхности, от которых лазерный луч отражается плохо.

---

Как работает дальномер? » targetcrazy.com

Существует множество причин, по которым вам может понадобиться дальномер . Если вы охотитесь с луком или стреляете пулями на дальние дистанции, вам придется корректировать прицел, чтобы попасть в цель.

Почему? Ну, гравитация притягивает и пули, и стрелы к земле в тот момент, когда они выпущены из чего-то.

Чем больше расстояние до цели, тем дольше падение.

Некоторые люди измеряют расстояние на глаз и на практике, но с предлагаемой сегодня технологией самый простой и быстрый  способ оценки расстояния до цели – использовать дальномер.

Содержание

Так как же работает лазерный дальномер?

Существует несколько различных способов дальномера, но наиболее популярным и распространенным в настоящее время является лазерный дальномер .


Как работают лазерные дальномеры

Лазерный дальномер работает по довольно простому принципу. Он стреляет лазерным лучом из излучателя в цель и измеряет время, необходимое для того, чтобы луч отразился обратно к приемнику на искателе.

Поскольку лазер движется со скоростью света , а скорость света является известной скоростью , ее можно использовать вместе со временем, необходимым для расчета расстояния до целевого объекта.


Расхождение луча

Луч большинства лазерных дальномеров обычно очень узкий, но из-за влияния воздуха в атмосфере луч будет расходиться и распространяться на большие расстояния.

Это означает, что когда он достигает удаленной цели, распространение лазерного луча может быть достаточно широким, чтобы покрыть цель и отразиться обратно от других предметов, а также от цели.

Лазерные лучи расходятся и распространяются по мере их распространения

Отражение и отклонение

Некоторые объекты измерить труднее, чем другие.

Дальномер не сможет обеспечить точные показания или точное расстояние для всех объектов. Это потому, что лазерная технология все еще довольно ограничена. Вот несколько примеров…

Когда луч падает на оконное стекло, почти весь он проходит и не отражается. Таким образом, чтение трудно достичь.

Предположим также, что луч падает на зеркало (или другой объект), наклоненное так, что весь свет полностью отражается в сторону, а не обратно к приемнику. Этот объект также будет трудно ранжировать.

Даже мыльный пузырь отражает некоторое количество света (если бы это было не так, вы бы его не увидели)

На самом деле любой объект, расположенный под углом к ​​дальномеру, отклонит часть луча в сторону, но каждая поверхность будет отражать или доступных свет назад, иначе мы не смогли бы увидеть их сами. То, сколько света возвращается, определяет, насколько легко дальномер сможет получить показания.


Почему дальномер не сбивает с толку окружающее освещение?

Лазерный свет, излучаемый устройством, имеет определенную длину волны, которая отличается от длины волны любого обычного света, исходящего из окружающей среды. Используя эту частоту, можно легко отфильтровать все сигналы от приемника на дальномере, кроме лазерного излучения, отраженного от цели. Нашедший видит только свой собственный свет. Это также очень помогает, когда большая часть исходящего света отражается от цели, даже если отраженный свет составляет часть исходного излучаемого света, искатель сможет выделить его там, где человеческий глаз не смог бы.


Как дальномер выбирает показания для отображения?

Лазерные дальномеры обычно работают чрезвычайно быстро и посылают десятков, сотен или тысяч импульсов в целевой объект и используют весь этот выборочный диапазон, чтобы определить, какое расстояние является правильным для сообщения.

Во всех этих показаниях будут некоторые от самой цели, а некоторые от других объектов и местности впереди, сбоку и позади нее.

Дальномер примет во внимание все эти показания, проанализирует их и использует алгоритм для выбора наиболее подходящего расстояния.

Во всех показаниях, если одно расстояние встречается чаще, чем другие, есть большая вероятность, что это тот объект, который пользователь пытается измерить. Так что это то, что будет возвращено.


Как работают оптические дальномеры

Оптический дальномер имеет свои преимущества. Вам не нужна отражающая мишень, а оптику никогда не смущают погода, атмосферные условия или окружающая местность, а компоненты делают их дешевыми в сборке. В видео ниже от Mr Wizard вы увидите, как можно выполнить примитивную дальномерку с помощью 2 маленьких зеркал и небольшого количества дерева.

Однако… оптический дальномер сегодня не так популярен, как когда-то. Вам будет трудно найти хорошую оптику в продаже где-либо, кроме антикварного магазина, потому что лазерные дальномеры настолько дешевы и легко доступны, а также имеют множество функций, с которыми оптический дальномер просто не может сравниться.

Оптические дальномеры могут работать по принципу совпадения или стереоскопического дальномера.

При совпадении дальномерных изображения цели, отраженной от 2 разных источников, показываются оператору, который обычно смотрит в прибор одним глазом и затем должен внести коррективы, чтобы соответствовать их выравниванию. Когда изображения выровнены, это называется помещением их в «совпадение», и величина регулировки, необходимая для достижения этого, используется для определения расстояния до цели.

Стереоскопический дальномер использует оба глаза оператора и заставляет их совмещать контрольные метки внутри сетки для определения расстояния.

Это действительно отличное видео из Mr Wizard, телешоу для детей 80-х годов, в котором показана концепция разделенного изображения, находящего с помощью 2 зеркал и измерительной шкалы.

Вот еще одно видео от Jimmym40a2, которое показывает вам дальномер Barr and Stroud 1942 года и кратко объясняет, как он работает.

Существует также очень простой и очень дешевый тип дальномера, в котором используется сетка MilDot . Это просто отмеченная сетка, которая позволяет вам оценить расстояние до цели, если вы знаете (или можете приблизительно определить) размер цели.

Вот видео из Ted’s HoldOver, которое знакомит вас с принципами работы сеток MilDot.


Другие типы дальномеров

Хотя они не применимы для повседневного дальномера, используемого стрелками или охотниками, стоит упомянуть эти другие типы дальномерного оборудования и немного объяснить, как они работают.


RADAR

RADAR расшифровывается как Radio Detection And Ranging. Радиолокационное определение дальности работает аналогично лазерному дальномеру, за исключением того, что вместо сфокусированного луча лазерного луча посылается импульс радиосигнала, и измеряется время, необходимое для его отражения. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света, эту скорость и время их возвращения от цели можно использовать для расчета расстояния от радиолокационной станции до любых объектов в пределах распространения.

Поскольку радар излучает на большой площади и имеет большую длину волны, он лучше подходит для определения расстояния и скорости крупных объектов, таких как самолеты и корабли в открытом космосе.

RADAR не зависит от облачной погоды или внешнего освещения (он работает ночью или при ярком солнце), а поскольку радиоволны имеют большую длину волны, он может работать на больших точных расстояниях.


LIDAR

LIDAR работает аналогично RADAR, но восходит к принципу лазерного дальномера, но в гораздо большем масштабе. Он посылает световые импульсы на большие расстояния вместо радиоволн или звуковых импульсов.

Лидар намного дороже РАДАРа, но может обеспечить обнаружение многих мелких объектов.

Однако на LIDAR влияют погодные условия, такие как облака и туман, и он будет работать только на более коротких расстояниях, чем RADAR.


SONAR

Сонарный дальномер использует звуковой импульс и измеряет время прохождения звуковых волн до цели и обратно вместе со скоростью звука, что позволяет рассчитать расстояние до цели.

Сонар используется под водой, где лазерный свет и радиоволны не распространяются легко.


Ультразвук

Ультразвук — это высокочастотная звуковая волна, которую человеческое ухо не может услышать, поскольку она выше частоты, слышимой нами (20 000 Гц). Когда эти волны ударяются о объект, они отскакивают назад, и если вы знаете скорость звуковой волны (скорость звука 330 м/с), вы можете рассчитать расстояние до цели.

В вашем автомобиле есть датчик парковки? Скорее всего, он работает с использованием принципов ультразвуковой дальномеры. Ультразвук работает в темноте на коротких дистанциях (что нужно в машине) и безвреден для человека.

Хотя ультразвук отлично подходит для датчиков парковки и других приложений, он не годится для обнаружения целей на больших расстояниях.

Принципы измерения, используемые лазерными датчиками и сканерами

---

МЕТОДЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ТРИАНГУЛЯЦИЮ И ВРЕМЯ ПРОЛЕТА

Метод, используемый для измерения расстояния, зависит от точности и способности устройства измерять расстояние. Принципы измерения включают триангуляцию, измерение времени пролета, времяпролетные системы импульсного типа и системы с модулированным лучом.

Для расстояний в несколько дюймов с высокими требованиями к точности датчики «триангуляции» измеряют положение пятна в поле зрения детектирующего элемента. Датчики времени полета определяют дальность по времени, которое требуется свету, чтобы пройти от датчика до цели и вернуться. Для очень больших расстояний (до многих миль) используются «времяпролетные» лазерные дальномеры, использующие импульсные лазерные лучи. Системы модулированного луча используют время, которое требуется свету, чтобы добраться до цели и обратно, но время одного кругового пути напрямую не измеряется. Вместо этого мощность лазера быстро меняется, чтобы получить сигнал, который меняется со временем.

лазерный триангуляционный датчик и ПРИНЦИП ТРИАНГУЛЯЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Одним из методов точного измерения расстояния до цели является использование лазерного триангуляционного датчика. Они названы так потому, что корпус датчика, излучаемый лазер и отраженный лазерный свет образуют треугольник.

Лазерный луч исходит от прибора и отражается от поверхности мишени к собирающей линзе. Эта линза обычно расположена рядом с лазерным излучателем. Объектив фокусирует изображение пятна на камере с линейной матрицей (матрица CMOS). Камера просматривает диапазон измерения под углом, который варьируется от 45 до 65 градусов в центре диапазона измерения, в зависимости от конкретной модели. Затем положение точечного изображения в пикселях камеры обрабатывается для определения расстояния до цели. Камера интегрирует падающий на нее свет, поэтому более длительное время выдержки позволяет повысить чувствительность к слабым отражениям. Луч просматривается с одной стороны, так что видимое положение пятна меняется с расстоянием до цели.

Один из наших триангуляционных датчиков перемещения запатентован, и многое можно узнать, прочитав патент (USPTO 6,624,899).

Триангуляционные устройства идеально подходят для измерения расстояний в несколько дюймов с высокой точностью. Устройства триангуляции могут быть построены в любом масштабе, но точность быстро падает с увеличением диапазона. Глубина резкости (от минимального до максимального измеряемого расстояния) обычно ограничена, поскольку триангуляционные датчики не могут измерять относительно своей базовой линии расстояние между излучателем и детектором.

Экспозиция и уровень мощности лазера обычно контролируются для оптимизации точности измерений мощности сигнала и уровня окружающего освещения. Данные о дальности могут быть внутренне усреднены по нескольким экспозициям перед передачей, если частота дискретизации установлена ​​соответствующим образом.

Для получения дополнительной информации посетите нашу подробную страницу о лазерных триангуляционных датчиках , а для получения дополнительной информации о триангуляции вы можете узнать больше о триангуляции на сайте FierceElectronics.com.

Сопутствующие товары

Триангуляционные датчики

Суперкомпактный лазерный триангуляционный датчик AR100

AR100 — один из самых маленьких лазерных измерительных датчиков в мире. Ультракомпактный AR100 поставляется с диапазоном размеров от 10 мм (0,4 дюйма) до 500 мм (19,7 дюйма) в одном размере корпуса. Он может выполнять 9400 измерений в секунду и имеет линейность ± 0,05% от полного диапазона измерений для большинства моделей. Короче говоря, AR100 идеально подходит для приложений с ограниченным бюджетом размера и массы, которые не могут жертвовать производительностью.

Читать дальше

Лазерный измерительный датчик AR200

НОВИНКА 2023 ГОДА — AR200 теперь почти в два раза точнее

Лазерный измерительный датчик AR200 представляет собой компактный, прочный и надежный датчик, созданный для многих отраслей промышленности. медицинской и высокотехнологичной промышленности. Датчик AR200 состоит из пяти различных моделей с диапазонами до 100 мм (4 дюйма) и точностью до 6 микрон для удовлетворения требований к точным измерениям.

Подробнее

Лазерный датчик положения AR500

AR500 — это компактный триангуляционный лазерный датчик, отличающийся универсальностью. AR500 доступен с диапазонами измерений от 5 мм (0,2 дюйма) до 1000 мм (39,4 дюйма). Красный или синий лазер доступен с различными вариантами мощности (от класса 2 до 3B) для приложений, требующих более яркого лазера. Устанавливаемый на заводе внутренний нагреватель, воздушная рубашка или защита от брызг доступны для работы в сложных условиях.

Подробнее

Высокоскоростной лазерный датчик AR550

Высокоскоростной лазерный датчик AR550 — это самое быстрое триангуляционное устройство Acuity для измерения размеров и расстояний. При частоте дискретизации до 70 кГц эти датчики обычно используются для приложений, требующих высокой скорости, таких как измерение вибрации, сканирование дорог, краш-тесты транспортных средств и баллистические измерения.

Подробнее

Лазерный датчик смещения AR700

Лазерный датчик смещения AR700 — это лучший в линейке Acuity, самый точный лазерный триангуляционный датчик. Серия AR700 включает модели с диапазонами измерений от 0,125 до 50 дюймов и разрешением до одной шестой микрона. Со скоростью дискретизации до 90,4 кГц и линейность в пределах 0,03% от диапазона измерения, AR700 — это универсальный датчик для многих сложных приложений.

Читать дальше

ВРЕМЯ ПОЛЕТА

В системах с модулированным лучом также используется время, необходимое свету для прохождения до цели и обратно, но время одного кругового пути напрямую не измеряется. Вместо этого мощность лазера быстро меняется, чтобы получить сигнал, который меняется со временем. Временная задержка косвенно измеряется путем сравнения сигнала от лазера с задержанным сигналом, возвращающимся от цели. Одним из распространенных примеров такого подхода является «фазовое измерение», при котором выходной сигнал лазера обычно является синусоидальным, а фаза исходящего сигнала сравнивается с фазой отраженного света.

Точность измерения фазы ограничена частотой модуляции и возможностью определения разности фаз между сигналами. Некоторые дальномеры с модулированным лучом работают по принципу преобразования диапазона в частоту, что дает несколько преимуществ по сравнению с измерением фазы. В этих случаях лазерный свет, отраженный от цели, собирается линзой и фокусируется на фотодиоде внутри прибора. Результирующий сигнал усиливается до ограниченного уровня, инвертируется и используется непосредственно для модуляции лазерного диода. Свет от лазера коллимируется и излучается из центра передней поверхности датчика. Эта конфигурация образует генератор, в котором лазер сам включается и выключается, используя собственный сигнал. Время, которое требуется свету, чтобы добраться до цели и вернуться, плюс время, необходимое для усиления сигнала, определяет период колебаний или скорость, с которой лазер включается и выключается. Затем этот сигнал разделяется и синхронизируется внутренними часами для получения измерения дальности. Измерение является несколько нелинейным и зависит от уровня сигнала и температуры, поэтому в датчике можно выполнить процесс калибровки, чтобы устранить эти эффекты.

Датчики с модулированным лучом обычно используются в приложениях средней дальности, для расстояний от нескольких дюймов до нескольких десятков футов по несговорчивым целям. С совместными целями, такими как отражатели, диапазон может быть увеличен до нескольких сотен или тысяч футов.

Узнайте больше о патенте Acuity на приборы для измерения времени полета с модулированным лучом, прочитав патент США 5,309,212.

Сопутствующие товары

Времяпролетные лазеры

Лазерный дальномер AR1000

Лазерный дальномер Acuity AR1000 может измерять до 30 метров по естественным целям и до 150 метров по рефлекторным целям с точностью ± 3 мм. Этот прочный датчик создан для жестких промышленных условий и приложений, таких как измерение уровня наполнения и контроль высоты материала.

Подробнее

Точный датчик расстояния AS2100

AS2100 — это высокоточный лазерный датчик расстояния, который хорошо работает на открытом воздухе, при ярком освещении и даже на сложных объектах, таких как горячие или темные поверхности. Благодаря возможности проводить точные измерения (± 1 мм) на расстоянии до 500 метров и частоте измерения до 250 Гц, этот лазер идеально подходит для широкого спектра применений.

Подробнее

Высокоскоростной датчик дальнего действия AR2700

Сверхкомпактная модель дальномера Acuity Laser. Этот безопасный для глаз дальномер имеет частоту измерения до 40 кГц и может измерять расстояния до естественных целей на расстоянии до 70 метров или до световозвращающих целей на расстоянии 270 метров. Этот лазер лучше всего подходит для приложений, требующих высокой частоты дискретизации.

Подробнее

Датчик измерения расстояния AR3000

Датчики измерения расстояния AR3000 — это модели Acuity с самым большим радиусом действия. Идеально подходящий для измерения положения кранов и тележек, датчик времени пролета может измерять до 300 метров до естественных поверхностей и до 3000 метров при использовании световозвращающей цели.

Подробнее

КОНФОКАЛЬНЫЙ ХРОМАТИЧЕСКИЙ

Самый точный и точный датчик расстояния Acuity использует уникальный принцип измерения — конфокальное хроматическое измерение. В отличие от наших времяпролетных и триангуляционных датчиков, в которых используются лазеры, датчики CCS Prima Confocal используют источник белого света для точного измерения расстояния до поверхностей. Некоторые модели имеют точность в пределах 20 нанометров. Кроме того, эта технология позволяет измерять и профилировать прозрачные материалы, такие как стекло, линзы, жидкости и т. д.

Суть нашего принципа конфокальной хроматической визуализации заключается в точном обнаружении цветов в свете, который отражается от целевых поверхностей. Белый свет фокусируется на поверхности мишени многолинзовой оптической системой. Эти линзы рассеивают свет на монохроматические ступени (цвета) вдоль оси измерения. Определенное расстояние до цели назначается каждой длине волны цвета при заводской калибровке. Для измерения используется только длина волны, которая точно сфокусирована на цели. Этот свет, отраженный от поверхности цели, передается от зонда через конфокальную апертуру на спектрометр, который обнаруживает и обрабатывает спектральные изменения и рассчитывает расстояния. Эти измерения расстояния передаются на высокой скорости через протокол связи Ethernet.


Конфокальный датчик


Сопутствующие товары

Конфокальный датчик

Конфокальный датчик смещения CCS Prima

Наиболее точное измерение конфокальности датчика белого света CCS. Используя светодиод белого света, система использует уникальный принцип измерения, который разделяет излучаемый свет на разные цвета, а затем использует детектор для идентификации отраженного цветового сигнала.

Подробнее

Наша продукция

Датчики ближнего действия

Линейка лазерных датчиков дальномера малого радиуса действия Acuity включает компактные триангуляционные лазерные датчики. Эти компактные лазерные триангуляционные датчики идеально подходят для задач, требующих высоких скоростей, высокой точности измерений и больших расстояний для измерений на многочисленных объектах. Наше предложение устройств включает в себя функции, которые удовлетворят ваши самые сложные задачи по интеграции машин, автоматизации производства и проверке компонентов.