Методи вимірювання відстаней за допомогою лазерів
Переклад Володимира Германова
Методи вимірювання відстаней
- Тріангуляція - геометричний метод, що використовується для вимірювання відстані в діапазоні від 1 мм до багатьох кілометрів.
- Времяпрольотний метод (або імпульсний метод) – заснований на вимірі часу проходу лазерного імпульсу від вимірювального приладу до певної мети і назад. Такі методи зазвичай використовуються для великих відстаней, від сотень метрів до кількох кілометрів. Використовуючи передові технології, можна виміряти відстань між Землею та Місяцем з точністю до кількох сантиметрів. Типова точність простих пристроїв вимірювання коротких відстаней дорівнює кількох міліметрів чи сантиметрів.
- Метод фазового зсуву використовує модульований за інтенсивністю лазерний промінь. У порівнянні з інтерферометричним методом, його точність нижча, але він дозволяє однозначні вимірювання на великих відстанях і більше підходить для цілей з розсіяним відбитком. Зазначимо, що методику фазового зсуву іноді називають методом часу прольоту, так як зсув фази пропорційний часу прольоту, але цей термін є більш придатним для методу, описаного вище, де вимірюється час прольоту світлового імпульсу.
- Методи частотної модуляції використовують частотно-модульовані лазерні промені, наприклад, з лінійним законом, що повторюється зміни частоти. Вимірювані відстані можуть бути переведені у зміщення частоти, які можуть бути виміряні за допомогою биття вихідного та прийнятого пучка.
- Інтерферометрія дозволяє вимірювати відстані з точністю, що перевищує довжину хвилі світла, що використовується.
Лазерний радар
У порівнянні з ультразвуковими або радіо- та мікрохвильовими пристроями (радарами), основна перевагалазерних методів вимірювання відстані в тому, що лазерне випромінювання має набагато меншу довжину хвилі, що дозволяє направити вузький скануючий пучок і, таким чином, досягти більш високого просторового дозволу. Ще одна перевага в тому, що оптичний смуговий фільтр дозволяє дуже ефективно відсікти шум, що виникає від інших оптичних частот.
Різні проблеми, що виникають під час використання лазерів для вимірювань відстаней
Як і практично при всіх інших методах виміру з використанням лазерів, при лазерному вимірі відстані присутній лазерний шум. Інші, пов'язані з шумом проблеми можуть виникнути в результаті шуму детектування, розсіювання світла та спекл-ефектів.
Цілі можуть мати різні властивості відбиття і розсіювання. Проблеми можуть виникнути через дуже низьке відображення або дзеркальне відображення.
Слід звернути увагу на те, що використання лазерів порушує серйозні питання безпеки, особливо при використанні коротких інтенсивних імпульсів з модуляції добротності. Пов'язані з цим небезпеки можуть бути зменшені за рахунок використання безпечних для очей довжин хвиль лазерів.