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Ein Laser-Entfernungsmesser misst die Zeit, die ein Laserlichtimpuls benötigt, um von einem Ziel reflektiert und zum Ziel zurückgeführt zu werden. Dies wird als "Flugzeit" -Prinzip bezeichnet, und das Verfahren wird entweder als "Flugzeit" - oder "Puls" -Messung bezeichnet.
Funktionsprinzip
Ein Laser-Entfernungsmesser sendet einen Laserpuls auf ein Ziel aus. Der Impuls wird dann vom Ziel und zurück zum Gerät reflektiert (in diesem Fall ein Laser-Entfernungsmesser). Dieses "Flugzeit" -Prinzip basiert auf der Tatsache, dass Laserlicht mit einer ziemlich konstanten Geschwindigkeit durch die Erdatmosphäre wandert. Innerhalb des Messgeräts berechnet ein einfacher Computer schnell die Entfernung zum Ziel. Diese Methode der Entfernungsberechnung ist in der Lage, die Entfernung von der Erde zum Mond innerhalb weniger Zentimeter zu messen. Laser-Entfernungsmesser können auch als "Entfernungsmesser" oder "Laser-Entfernungsmesser" bezeichnet werden.
Entfernung berechnen
Die Entfernung zwischen Messgerät und Ziel ist gegeben durch D = ct / 2, wobei c der Lichtgeschwindigkeit und t der Zeitdauer für die Hin- und Rückfahrt zwischen Messgerät und Ziel entspricht. In Anbetracht der hohen Geschwindigkeit, mit der sich der Puls bewegt, und seines Fokus ist diese grobe Berechnung über Entfernungen von Fuß oder Meilen sehr genau, verliert jedoch die Genauigkeit über viel kleinere oder größere Entfernungen.
Warum Laser?
Laser sind fokussierte, intensive Lichtstrahlen, üblicherweise mit einer einzigen Frequenz. Sie sind sehr nützlich zum Messen von Entfernungen, da sie sich mit relativ konstanten Geschwindigkeiten durch die Atmosphäre bewegen und viel längere Entfernungen zurücklegen, bevor die Divergenz (das Abschwächen und Ausbreiten eines Lichtstrahls) die Wirksamkeit des Messgeräts verringert. Es ist auch weniger wahrscheinlich, dass sich Laserlicht wie weißes Licht zerstreut, was bedeutet, dass Laserlicht eine viel größere Entfernung zurücklegen kann, ohne an Intensität zu verlieren. Im Vergleich zu gewöhnlichem weißem Licht behält ein Laserpuls einen Großteil seiner ursprünglichen Intensität bei, wenn er vom Ziel reflektiert wird. Dies ist sehr wichtig, wenn der Abstand zu einem Objekt berechnet wird.
Überlegungen
Die Genauigkeit eines Laser-Entfernungsmessers hängt vom ursprünglichen Impuls ab, der zum Gerät zurückkehrt. Obwohl Laserstrahlen sehr eng und energiereich sind, unterliegen sie denselben atmosphärischen Verzerrungen wie normales weißes Licht. Diese atmosphärischen Verzerrungen können es schwierig machen, die Entfernung eines Objekts in der Nähe von Grünflächen oder über große Entfernungen von mehr als 1 Kilometer in Wüstengebieten genau zu bestimmen. Auch reflektieren unterschiedliche Materialien das Licht mehr oder weniger stark. Ein Material, das dazu neigt, Licht zu absorbieren oder zu streuen (Diffusion), verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der ursprüngliche Laserpuls zur Berechnung zurückreflektiert wird. In Fällen, in denen das Ziel eine diffuse Reflexion aufweist, sollte ein Laser-Entfernungsmesser mit einer „Phasenverschiebungsmethode“ verwendet werden.
Empfangsoptik
Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, verwenden Laser-Entfernungsmesser eine Methode, um das Hintergrundlicht zu minimieren. Zu viel Hintergrundlicht kann die Messung stören, wenn der Sensor einen Teil des Hintergrundlichts für den reflektierten Laserpuls hält, was zu einer falschen Abstandsmessung führt. Beispielsweise verwendet ein Laser-Entfernungsmesser, der für den Einsatz in der Antarktis entwickelt wurde, wo intensives Hintergrundlicht erwartet wird, eine Kombination aus Filtern mit enger Bandbreite, geteilten Strahlfrequenzen und einer sehr kleinen Iris, um so viele Interferenzen wie möglich durch Hintergrundlicht auszuschließen.
Anwendungen
Laser-Entfernungsmesser und Entfernungsmesser sind vielseitig einsetzbar, von der Kartenherstellung bis zum Sport. Sie können verwendet werden, um Karten des Meeresbodens oder von Vegetation befreite Topografiekarten zu erstellen.Sie werden im Militär eingesetzt, um genaue Entfernungen zu Zielen für Scharfschützen oder Artillerie, zur Aufklärung und zum Ingenieurwesen bereitzustellen. Ingenieure und Designer verwenden Laser-Entfernungsmesser, um 3D-Modelle von Objekten zu erstellen. Bogenschützen, Jäger und Golfer verwenden Entfernungsmesser, um die Entfernung zum Ziel zu berechnen.