Импульсные дальномеры

Лазерный дальномер - прибор для измерения расстояний. Широко применяется в инженерной геодезии, при топографической съёмке, в военном деле, в навигации, в астрономических исследованиях, в фотографии. Лазерные дальномеры основаны на измерении времени прохождения волн соответствующего диапазона от дальномера до второго конца измеряемой линии и обратно.

Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:

L = ct/2, где L - расстояние до обьекта, с - скорость распространения излучения, t - время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче импульс, тем лучше.

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отраженным от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазо-импульсный.

Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылают зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру,то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса) определяется расстояние до объекта.

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, изменяющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Обычно используют синусоидальный сигнал с частотой 10...150 МГц (измерительная частота). Отраженное излучение попадает в приемную оптику и фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, определяют расстояние до объекта.

Предельные дистанции работы дальномеров, заявленные производителями, носят условный характер. Можно выделить две группы факторов, влияющих на работу дальномера: "качество" цели и внешние атмосферные условия. Наибольшей результативности лазерный дальномер добивается по целям, обладающим максимальным отражающим эффектом. То есть идеальным объектом для лазерного луча будет зеркало большого размера, расположенное под углом 90 градусов к его плоскости, а наихудшим - маленький теннисный мяч, выкрашенный в матовый черный цвет. Другая группа факторов - внешние. Прежде всего, это освещение. В солнечную погоду эффективность работы лазера снижается, а в темноте увеличивается. Атмосферные помехи в виде дождя или снега, расположенные в направлении цели кустарники или деревья также приводят к искажению результатов. В ряде приборов предусмотрен режим "дождь" позволяющий игнорировать такие "ложные цели". Ну и, наконец, работа дальномера зависит от качества батареек - на "посаженных" источниках питания лазер не сможет дать нужный импульс.