Лазерные измерители расстояния (дальномеры)

Существуют два основных метода измерения расстояния лазерным дальномером: импульсный и фазовый.

В импульсном методе измеряется интервал времени между отправленным и отраженным сигналами (рис. ). Направленный лазерный импульс посылается к объекту и одновременно запускается отсчет времени внутри прибора. После того, как отраженный сигнал возвращается обратно, работа счетчика останавливается. Чем короче импульс, тем лучше. Данный метод применяется при измерении больших расстояний (˃ 100 м).

Измеряемое расстояние:

L = ct/2,

L – расстояние;

c – скорость света в воздухе;

t – время прохождения отправленного импульса до объекта и обратно.

Рисунок - Принцип действия импульсного лазерного дальномера

Фазовый частотный метод основан на принципе сравнивания фаз отправленного и отраженного оптического сигналов (рисунок ).

Рисунок - Принцип действия фазового лазерного дальномера

В этом методе, в отличие от предыдущего, лазер работает постоянно, но его амплитуда излучения модулируется сигналом определенной частоты (обычно меньше 500 МГц). Лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону электрооптическим модулятором. Длина волны лазера при этом постоянна. Отраженное от объекта излучение принимается фотоприемником, и его фаза сравнивается с фазой опорного сигнала от лазера. Наличие задержки при распространении волны создает сдвиг фаз, который и измеряется дальномером.

Расстояние определяется по формуле:

где с – скорость света, f – частота модуляции лазера, φ – фазовый сдвиг.

Эта формула справедлива только в том случае, если расстояние до объекта меньше половины длины волны модулирующего сигнала, которая равна с/2f.

Фазовые дальномеры более точны, чем импульсные. Они дешевле и более распространены. Например, распространенные приборы с ценой порядка 100 USD позволяют измерять расстояния до 30-40 м с погрешностью ±3 мм.