Принцип действия лазерного дальномера


Принцип работы лазерного дальномера

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

https://www.youtube.com/embed/94SHhVWcnBk

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: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Как правильно пользоваться лазерной рулеткой и ее виды

С каждым днем в нашей повседневной жизни появляется все больше техники, позволяющей решать множество задач. Простые привычные в обиходе предметы сменяются более усовершенствованными инновационными новинками. Вот и традиционной рулетке нашлась современная альтернатива – лазерный дальномер. Это электронный оптический прибор, который используется для измерения длины, высоты, площади, объема, расстояний между объектами. При помощи этого оборудования замеры плоскостей выполняются с максимальной точностью. Лазерный дальномер, кроме строительной сферы, широко применяется в ландшафтном дизайне, в военной промышленности, в космической и авиационной геодезии, астрономии и других отраслях. Зная принцип работы устройства, можно использовать лазерный прибор в своих целях с максимальной эффективностью. Технологии стремительно развиваются, но и требования к качеству строительной техники постоянно растут. Современные модели измерительных приборов оснащены дополнительными полезными опциями и улучшенными рабочими характеристиками. В продаже можно встретить лазерные дальномеры с оптическим и цифровым визиром.

Какое предназначение инструмента

Лазерная линейка – еще одно название оптического прибора для измерения расстояний между предметами. Многие по привычке называют его лазерная рулетка. В любом случае, под этими именами скрывается один и тот же прибор. В основе работы устройства лежит измерение интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом отражения от объекта.

Инженерно-геодезические измерения – основополагающая строительных работ. Мероприятия проводятся задолго до начала возведения зданий и сооружений. Вопрос точности выполненных геодезических работ играет важную роль, и по итогу определяет качество и надежность построенных объектов. Вот почему в строительстве так важна точность измерений. Лазерный дальномер выполняет замеры с высочайшей точностью, а по уровню показаний значительно превосходит стандартные измерительные приборы (рулетки, мерные ленты).

Лазерный дальномер – находка для строителей. С его помощью можно:

  • Быстро определить площади стен помещений, определить необходимое количество стройматериалов
  • Вычислить высоту здания
  • Определить максимальное и минимальное расстояние до объекта
  • Вычислить угол наклона крыши
  • Сохранить полученные данные или сбросить на компьютер
  • Замерить удаленные объекты, не приближаясь к ним

Какой принцип работы у лазерных дальномеров

Конструктивно оптический прибор состоит из следующих элементов:

  • Излучателя – излучает лазерные лучи на выбранный объект
  • Приемника – принимает лазерные лучи от объекта
  • Микропроцессора – конвертирует световой сигнал в цифровую величину
  • Дисплея – экран, где отображаются цифровые значения

Все элементы заключены в пластиковый или металлический корпус. Последний – выходит дороже, но долговечнее. На поверхности имеются кнопки управления и ЖК-дисплей. По габаритам прибор выглядит не больше мобильного телефона. Но встречаются и совсем миниатюрные модели лазерных дальномеров, которые к тому же стоят дешевле. Работает устройство от аккумуляторных батареек. Их запаса хватает, чтобы выполнить около двух тысяч измерений.

При включении лазерного прибора и наведении его на нужный объект, электромагнитная волна генерирует лазерный луч, который отражается от исходной зоны. Тут же сигнал возвращается в приемник, после чего происходит обработка данных.

В основе работы оборудования заложен подсчет временного интервала, за который лазерный луч проходит расстояние от исходной точки до объекта, и обратно. Полученное время прохождения сигнала микроконтроллер умножает на скорость лазерного луча, затем делит эту величину пополам. Полученный результат выводится на дисплей за доли секунды в понятной единице измерения (сантиметрах, миллиметрах, дециметрах или метрах). Расстояния для электронного измерителя длины также не есть проблемой. Он с такой же точностью выдаст результаты, даже если человек находится вдали от объекта.

Виды рассматриваемых измерителей

Лазерный дальномер или рулетка, по типу обработки излучаемого сигнала, бывает двух видов:

  1. Фазовый – метод измерения расстояния основан на разнице фаз между излученным и полученным сигналом
  2. Импульсный – определяет время, за которое лазерный импульс проходит расстояние от объекта и обратно

Лазерный измерительный прибор, в основе которого лежит фазовый метод обработки сигналов, обладает необычайно высокой точностью измерений и пользуется спросом у геодезистов, топографов, строителей. Это дорогое профессиональное оборудование. Импульсные дальномеры более доступны в цене, потому пользуются большей популярностью.

Преимущества рулетки лазерного типа

Только представьте себе, сколько неудобств вы испытываете при использовании традиционной рулетки. Ограниченность размера полотна, вечные надломы при замерах на расстоянии, невозможность измерить дистанцию до нужной плоскости в одиночку. Чтобы зафиксировать результаты приходиться иметь под рукой калькулятор, карандаш и блокнот. Сама скорость измерения оставляет желать лучшего, а значит падает производительность работ на строительном объекте.

А что делать в том случае, если к объекту невозможно добраться обычной рулеткой ? Это могут быть аварийные здания, представляющие угрозу для жизни, опасные участки и т.д.

«Умная» рулетка поможет избежать всех этих неудобств, облегчив и ускорив процесс. Теперь не придется крепить конец металлического полотна, следить за его натяжением и контролировать, чтобы он не слетел.

Преимущества лазерной рулетки:

  • Возможность проведения всех измерительных операций одним человеком, увеличивая скорость замеров
  • Оперативность получения достоверных значений
  • Возможность сохранения данных на внутренней памяти устройства
  • Точная фокусировка на объектах
  • Есть возможность приобрести устройство с различной дальностью действия от 15 м до 300 м
  • Стабильная работа в жару и холод
  • Широкий функционал
  • Небольшие габариты и маленький вес

Есть отечественные мастера, которые создают лазерный дальномер своими руками. Самодельный прибор используют в бытовых условиях.

По каким параметрам выбирать

Как выбрать лазерную рулетку при настолько широком ассортименте ? При покупке конкретной модели нужно заранее знать ее технические характеристики и на какие задачи она способна.

Лазерный дальномер делится на два класса: бытового и профессионального назначения. Первый вариант – доступен каждому, имеет базовый набор функций, вполне подходит для домашнего ремонта и строительства. Второй класс – из разряда профессионального оборудования и его функциональные возможности куда шире. А цена – оправдана высокая. Тут уж за качество придется платить.

Но это вовсе не означает, что бюджетные модели стоит сразу «отмести» и копить средства на вариант подороже. Посудите сами, какой смысл покупать дорогущий прибор с оригинальными «примочками», если в них нет никакой необходимости. Ведь можно купить лучший лазерный дальномер для дома, не переплачивая за ненужные функции.

Критерии выбора устройства:

  1. Цена – напрямую зависит от функционала и рабочих характеристик. Готовьтесь к тому, что стоимость качественных приборов будет выше. Выбор делаете вы, исходя из собственных возможностей
  2. Дальность измерений – определитесь где вы будите делать замеры дальномером. Если эксплуатация предполагается только в помещении модели с дальностью измерения до 40-50 м будет вполне достаточно. Для работы на открытом пространстве следует выбирать измеритель с дальностью до 150-250 м
  3. Точность показаний – если требуется прибить дома полку в ванной, погрешность измерений не так важна. Другое дело, к примеру прокладка канализационных труб, где точность показаний играет большую роль. Модели с минимальной погрешностью (-/+ 1 мм) относятся к более высокой ценовой категории.

Полезные дополнительные опции, которыми оснащаются модели «побогаче»:

  • Таймер – отсрочка времени начала замеров
  • Широкодиапазонный уклономер – датчик точного измерения углов наклона
  • Bluetooth – для передачи данных на персональный компьютер или ноутбук с целью их дальнейшей обработки или хранения
  • Расчеты по Пифагору – опция, способная выполнять более сложные автоматические расчеты
  • Видоискатель – оптический усилитель, отвечающий за точную фокусировку сгенерированного лазерного луча на объекте
  • Пыле– и влагонепроницаемый корпус для защиты внутренних элементов от негативного воздействия окружающей среды

Как пользоваться в помещении и на улице – отличия

Работа прибора на улице и в помещении несколько отличается. Дальномер для улицы должен оснащаться отражающей пластиной – визиром. Для работы в солнечный день не обойтись без специальных красных очков. Они помогут обнаружить лазерный луч на плоскости при ярком дневном свете. Рулетка лазерного типа для улицы чаще имеет прочный корпус, специально предназначенный для работы на открытом воздухе. Цена дальномера для дома и улицы несколько различается. Последний будет стоить немного дороже. В остальном же действия измерительных приборов – идентичное.

Погрешность большинства бюджетных моделей дальномера составляет всего ничего –  1-3 мм.

На некорректность выдаваемых показаний и увеличение погрешности влияют несколько факторов:

  • Конструктивная особенность модели
  • Дальность измерения (чем она больше, тем выше будет погрешность)
  • Ошибки в работе с прибором

Рулетка электронного типа никакой сложности в работе не представляет. Включить прибор, нажать кнопку и наблюдать результаты на дисплее – что может быть проще. Но есть все же некоторые правила, которых стоит придерживаться:

  1. В процессе замеров важно, чтобы дальномер был неподвижен. Добиться этого можно при помощи штатива
  2. Следить за уровнем заряда батареи. Приборы со слабым зарядом могут негативно влиять на результат
  3. Объект, на который направлен лазерный луч не должен обладать высокой (зеркало, фольга) и низкой (пластик) отражательной способностью, иначе точность выданных показаний будет под сомнением

Для чего прибору нужна поверка и калибровка

Лазерные рулетки относятся к высокотехнологичным средствам измерения, и перед началом эксплуатации подлежат процедуре поверки (аттестации). Метрологическая аттестация проводится с целью подтверждения заявленных характеристик прибора и дальнейшей его регистрации в едином государственном реестре измерительных устройств.

Это мероприятие выполняется в таких случаях:

  • Прибор был только приобретен и планируется использоваться по назначению
  • Если есть подозрения на некорректную работу прибора (ошибки, допущенные при хранении, транспортировке)
  • По собственному желанию владельца

Поверка происходит в несколько этапов:

  1. Внешний осмотр прибора, где возможно выявить все явные дефекты
  2. Проверка прибора в работе – оценка эффективности его работы
  3. Опробование – определяется мощность лазерного луча и его диаметр, длина волн
  4. Выявление погрешности

По итогу аттестации выдается свидетельство, подтверждающее точность измерений дальномера в пределах установленной погрешности.

Процедуры поверки и калибровки носят один и тот же характер, только последняя выполняется в частном порядке по желанию владельца. Есть фирмы, предоставляющие услуги калибровки владельцам приборов, которые не внесены в государственных реестр, так же с выдачей на руки свидетельства.

Теперь вы знаете по каким критериям нужно выбирать дальномер лазерного типа, чтобы выполнять быстрые и точные замеры. Осталось найти надежного продавца, который предложит вам качественный и сертифицированный товар.

Верного помощника в точных измерениях предлагает купить онлайн-магазин Cylinder. Заказать лазерный строительный дальномер с доставкой можно, оформив заявку прямо на сайте. Листая страницы онлайн-каталога, возможно, вы найдете и другие полезные для себя товары для дома, работы и отдыха.

Делать покупки на сайте одинаково удобно с любых уголков нашей страны. Мы стараемся отправлять товары в день заказа, понимая, как для вас важно получить его как можно быстрее.

 

Что такое лазерный дальномер и как им пользоваться


Компактное устройство, пришедшее на смену механическим рулеткам. Способно моментально выполнять точные измерения и сложные расчеты, быстро и без помощи напарника, держащего край ленты в нужной точке. В данной теме, мы коротко и ясно расскажем, что такое дальномер, какие он имеет разновидности, конструкцию и функционал, а по завершению разбора устройства, расскажем, как им пользоваться.

Что такое дальномер

Вне зависимости от великого многообразия видов и моделей, портативный дальномер - это всегда компактное устройство с автономным источником питания, измеряющее расстояние от себя до ближайшей точки, на которую направлено. По принципу работы, все бесконтактные измерительные приборы делятся на 2 группы:

Активные – определяют расстояние до точки с помощью звукового, светового или лазерного луча, испускаемых прибором. Дойдя до ближайшего препятствия, фотоны света или звуковая волна, отражаются и направляются обратно к дальномеру. Чувствительный датчик мгновенно улавливает полученный сигнал, получая максимально точное время в микросекундах (мкс). Поскольку скорость звука и света общеизвестна ещё по школьным урокам физики, определение расстояния, сводиться к банальному делению.


Например, свет проходит 1 см за 29.2 мкс, а выпущенный нами луч, вернулся через 292 мкс. Следовательно, для получения расстояния, делим 292 на 29.2 и получаем 10 см, которые делятся ещё пополам, поскольку луч проходит один путь дважды (от излучателя и к нему). В результате такой элементарной формулы, определяется расстояние, выводимое на дисплей устройства.
Пассивные – производят вычисления на основе равнобедренного треугольника, где искомое расстояние является его высотой (h), а длина основания заведомо известна. Данный принцип с формулой расчета, представлен ниже и лежит в основе оптических, монокулярных, нитяных и стереоскопических дальномеров. Подобные устройства применяются в геодезии, охоте, спорте и туризме, где измерения начинаются от 500 метров и переваливают за 2 километра. В данной статье, дальномеры пассивного действия, представлены для ознакомления, как крупная группа измерительных устройств. В точных строительных работах, такие устройства, не используются.Расчет расстояния оптическим дальномером
Поскольку тема статьи посвящена разбору простых и компактных измерительных приборов для строительства, заострим внимание именно на них. Лазерный дальномер предназначен для исключительно точных измерений с погрешностью 1-3 мм, на 5-10 метров (в зависимости от модели). Инструмент успешно используется в строительстве, монтаже и ремонте.
Принцип действия лазерной рулетки может быть основан на импульсном или фазовом методе. Первый, вычисляет расстояние на основе времени прохождения импульса от дальномера к поверхности и обратно. Фазовый метод измерения устроен сложнее и основан на различии испускаемых и принимаемых лучей. Такие дальномеры определяют расстояние немного дольше импульсных, но получают более точные показания и стоят дешевле.Принцип действия импульсного дальномераПринцип действия фазового дальномера

Конструкция лазерного дальномера

Имея даже поверхностное понимание, что такое лазерный дальномер, можно с уверенностью заключить, что при всем многообразии расцветок и элементов оформления, прибор практически всегда выполняется в единой концепции. Визуально и по габаритам, устройство схоже с кнопочным мобильником с лазерным излучателем на верхнем торце (где, на Nokia 1616, расположен фонарик). Правда, в отличии от разнообразных форм телефонов, корпус лазерной рулетки зачастую имеет меньше округлых или кривых граней. Ровность кирпича и полная перпендикулярность боковых граней корпуса исходящему лучу, необходима для удобства измерения.Телефон с фонариком и лазерный дальномер: сходство по форме и размерам.
Бюджетные устройства, зачастую оснащаются LCD-дисплеями с подсветкой, где может отображаться от одной до 4-х строк данных и различные элементы (индикатор батареи или активированная функция). Более дорогие устройства имеют жидкокристаллические дисплеи с приличной гаммой цветов, использующихся для элементов интерфейса и функции визира со встроенной камерой.Лазерные дальномеры с различными дисплеями
Количество кнопок на панели зависит от функционала, и составляет от 2 до 10 и более. За измерение, в большинстве случаев, отвечает центральная кнопка, выделяющаяся от остальных. Далее по распространенности идет кнопка выключения и стирания данных. На более продвинутых аппаратах, есть кнопки сохранения и загрузки измерений, сложение и вычитание, подсветка и управление многочисленными возможностями, которые разбираем ниже.Чем прогрессивнее дальномер, тем больше функций / кнопок.

Функционал

В эпоху технологического прогресса наивно полагать, что возможности лазерного дальномера ограничатся одним лишь измерением расстояния. Даже относительно недорогие устройства включают в себя приличный арсенал формул и модулей, позволяющих определять периметр, площадь и даже объем исследуемых объектов. Простые приборы, с единственной функцией измерения, тоже встречаются, но даже в самом бюджетном сегменте попадаются все реже. Наибольшее количество возможностей сосредоточено в профессиональных дальномерах, представляющих собой сконцентрированную кладезь теорем, для разнообразных расчетов. Далее конкретно о каждой функции.Лазерные дальномеры: от простого к профессиональному.
Площадь и объем могут вычисляться стандартным способом, путем измерения каждой грани прикладыванием прибора, или же из одной точки со стороны. Функция полезна для отделочных работ, поскольку значительно облегчает и ускоряет расчет количества требуемого материала.Измерение площади и объема лазерным дальномером.
Уровень пригодиться для самых разнообразных строительно-монтажных и ремонтных работ. Оснастка может быть выполнена в роли обычного ватерпаса, установленного на корпусе инструмента или в качестве внутреннего модуля, выводящего градус угла на дисплей.Измерения угла наклона ватерпасом или встроенным модулем.
Скобы откидного типа позволяют производить диагональные измерения из углов, где невозможно плотное прилегание корпуса дальномера. В некоторых моделях, данную функцию выполняют выдвижные штыри, располагающиеся внутри корпуса.Откидная скоба и выдвижной штырь, для измерений из труднодоступных мест.
Сохранение данных значительно облегчают работу с большими проектами, избавляя от необходимости ведения записей в блокноте. Возможность, в любой момент, поднять десяток-другой старых замеров, может выручить как на рабочем месте, так и в магазине стройматериалов.Кнопки сохранения и загрузки прошлых измерений.
Передача данных на пк или смартфон, в основном осуществляется через кабель, однако все больше моделей начинают оснащаться Bluetooth-модулем. Измерения могут передаваться в стандартных текстовых форматах, или загружаться в специальные программы, где могут быть преобразованы в полноценный чертеж проекта.Передача данных с лазерного дальномера на планшет при помощи bluetooth.
Непрерывное измерение превращает дальномер в настоящую лазерную рулетку, обновляющую расстояние до цели в режиме реального времени. Функция позволяет легко отмерять части нужной длины и помогает проверять неровности покрытия.Непрерывное измерения для удобного вычисления требуемого расстояния.
Визир представляет собой увеличительную оптику, для точного наведения луча на расстояния более 15 метров. В профессиональных моделях, функция имеет вид камеры, выводящей на дисплей картинку с точкой прицела посередине.Варианты визиров на лазерных дальномерах.
Измерение высоты позволяет получить точные данные о размерах дома или длине дерева, при измерении со стороны. Достаточно отмерить расстояние от дальномера до основания, и до конечной точки. На основе полученных данных и углов, устройство рассчитывает высоту. Для максимальной точности, подобные измерения рекомендуется производить на неподвижном штативе, с использованием визира.Вычисление размера объектов со стороны.

Как пользоваться лазерным дальномером

Первоочередная задача любого лазерного дальномера, сводиться к упрощению и ускорению процесса измерения. Производители стараются сделать эти приборы максимально удобными и интуитивно понятными, однако большинство моделей имеют уникальный дизайн со своей системой управления, требующей индивидуального ознакомления. Для облегчения изучения, каждое устройство комплектуется руководством, объясняющим, как пользоваться лазерным дальномером конкретной модели. К сожалению, не каждый мануал имеет наглядное, подробное написание на русскоязычном языке, поэтому разберем основные кнопки и команды, за которые они отвечают.
Вне зависимости от модели прибора, в его арсенале есть как минимум 2 кнопки: для измерения и для отчистки дынных, которая зачастую отвечает ещё за выключение аппарата. Чем модель более наворочена, тем объемнее клавиатура. Со сложностью появляются кнопки подсветки, сложения / вычитания результатов, нахождения площадей и объемов, сохранения данных. На устройствах с интерфейсом имеются кнопки навигации по меню. Для большей наглядности, ниже представлена инструкция на лазерный дальномер на примере 2-х разных приборов.Примеры инструкций к лазерным дальномерам
Главный обобщающий фактор, единственный, неизменный для всех моделей, заключается в принципе эксплуатации устройства. Нулевая точка отсчета расстояния, приходиться на нижний торец прибора. К примеру, чтобы измерить расстояние между стенами, прикладываем прибор перпендикулярно одной, чтобы лазерный луч был направлен на другую. Если требуется получить размер доски, совмещаем край инструмента с краем измеряемого объекта, с противоположной стороны которого ставим любой элемент отражения лазерного луча. Для получения площади, измеряем помещение в длину и ширину, перемножая полученные данные, а при необходимости, умножаем на высоту, для вычисления объема. Основы эксплуатации дальномера, наглядно продемонстрированы в видеоролике, приведенном ниже.

Сохраните эту страницу в своей соц. сети и вернитесь к ней в любое время.

Как выбрать лазерный дальномер (2019) | Лазерные дальномеры, нивелиры | Блог

Лазерный дальномер способен значительно облегчить жизнь строителя или мастера-отделочника. Если отдельную деталь пока еще проще померить обычной рулеткой, то, как только дело доходит до размеров комнат, высоты потолков или расстояний между конструкциями, лазерный дальномер становится вне конкуренции. А многие модели еще и умеют запоминать измерения и вычислять по ним площадь или кубатуру помещения. Поэтому лазерные дальномеры стали незаменимыми помощниками многих специалистов, оперирующих в своей деятельности площадями и объемами комнат. Так что область применения этих приборов очень широка:

  • строительство и отделка;
  • монтаж конструкций и коммуникаций;
  • дизайн помещений и ландшафтный дизайн;
  • земляные работы;
  • проектирование вентиляции и кондиционирования;
  • инспекционные работы;
  • охота;
  • и т.д.

Ну и понятно, что дальномер, используемый землемером и дальномер, используемый дизайнером квартир – это совершенно разные дальномеры с разными характеристиками.

Характеристики лазерных дальномеров

Тип.

Лазерный дальномер улавливает отраженный от препятствия лазерный луч и вычисляет расстояние по сдвигу фазы сигнала, которым этот луч модулируется. Лазерные дальномеры отличаются высокой точностью измерений – до десятых долей миллиметра.

Удобно то, что дальномер измеряет расстояние именно до той точки, которая подсвечена лазером. Из недостатков можно отметить частую для лазерных инструментов «нелюбовь» к яркому солнечному свету и невозможность определения расстояния до прозрачных объектов (окон, стеллажей и пр.) Впрочем, если вдруг возникает необходимость измерить расстояние именно до поверхности стекла, на него всегда можно прилепить кусочек бумаги.

Ультразвуковой дальномер, вообще-то, к лазерным устройствам не относится – для измерений он использует принцип эхолокации – определяя расстояние по запаздыванию отразившейся от препятствия звуковой волны.

С лазерными дальномерами его роднит только использование лазерного светодиода для создания световой отметки, облегчающего «прицеливание» на объект, до которого измеряется расстояние. Однако, следует понимать, что испускаемый дальномером звуковой пучок расходится довольно широко и может отражаться от различных поверхностей, внося искажения в результат.

К примеру, если измерять расстояние до балки, расположенной на некотором расстоянии от стены, дальномер покажет расстояние до стены (хотя лазерный «зайчик» будет на балке), поскольку отраженный от неё сигнал будет сильнее.

Кроме того, по дальности и точности ультразвуковой дальномер сильно уступает лазерному – звук затухает намного быстрее лазерного луча, и скорость его зависит от погодных условий. Несколько лет назад ультразвуковые дальномеры были заметно дешевле лазерных, но сегодня это уже не так. Преимуществами ультразвуковых дальномеров остаются только невосприимчивость к яркому свету и возможность измерения расстояния до прозрачных плоскостей.

Максимальное расстояние измерений определяет область применения прибора.

Специалистам, работающим в квартирах и помещениях частных домов, будет вполне достаточно 20 м.

При работе в больших помещениях уже нужна возможность измерения на расстояниях до 40 м.

Максимум в 100 метров и более потребуется при работе на открытом воздухе или в очень больших помещениях (ангарах, складах, стадионах и т.п.)

Но имейте в виду, что на открытом воздухе световую отметку невооруженным глазом не видно уже метров с 15-20 (зависит от освещения), да и точность на таком удалении при измерении с рук будет невысока. Поэтому для работы на расстояниях от 40 метров желательно наличие видоискателя с зумом и крепления на штатив.

Многие модели ограничены и минимальным расстоянием измерений – оси передатчика и приемника обычно разнесены, поэтому, при малом расстоянии до точки отражения, отраженный луч просто не попадает в приемник. Обратите на это внимание, если вам важна возможность измерения небольших расстояний.

Погрешность определяет точность прибора. Для ультразвуковых дальномеров погрешность составляет 3-5 мм, для лазерных меньше, в среднем – 1-2 мм. Впрочем, бывают и специализированные охотничьи модели, которым высокая точность не требуется – они могут иметь погрешность до 1 метра.

Обычно дальномер считает расстояние до объекта от заднего торца прибора. Это удобно при работе внутри помещения. Но иногда бывает удобнее использовать другую точку начала отсчета – передний торец прибора при работе с внешними углами снаружи здания или точку крепления штатива – при работе со штатива. Количество точек для начала отсчета как раз и определяет возможность измерения от различных точек относительно самого прибора.

Длина волны лазера определяет цвет его луча. В лазерной технике обычно используются два вида лазеров – зеленые, с длиной волны 535-550 нм и красные – с длиной 635-650 нм. Это обусловлено тем, что человеческий глаз лучше всего видит именно красный и зеленый цвета. Причем зеленый чуть лучше, но этот цвет часто встречается в окружающем пространстве, а на нем зеленая точка хуже различима, чем красная, поэтому красный лазер используется чаще.

Следует отметить, что измерение расстояния происходит не мгновенно, – в зависимости от быстродействия устройства и измеряемого расстояния, прибор может потратить на это несколько секунд. Если такая задержка для вас неприемлема, обратите внимание на максимальное время измерения при подборе дальномера.

При замере множества расстояний бывает удобно, если у прибора есть возможность хранения замеров во встроенной памяти. Количество сохраняемых замеров у различных приборов может изменяться от одного до нескольких сотен.

Основное, что отличает дорогие профессиональные модели от простых бытовых – это расширенный набор функций. Самые простые дальномеры способны измерять только расстояние до подсвеченной точки.

Модели подороже способны на основе проведенных измерений автоматически подсчитать площадь или объем помещения.

Модели среднего ценового сегмента могут иметь следующие возможности:

  • Функция Пифагора: возможность косвенного измерения различных величин по двум или более точкам. Например, для измерения высоты здания с некоторого расстояния производится измерение сначала расстояния до точки у основания, а затем – у верхушки здания. После чего электроника дальномера вычисляет искомую высоту. Более точный расчет высоты доступен для моделей с жидкостным уровнем или датчиком угла наклона – это позволяет определить точку пересечения горизонтальной линии от дальномера с измеряемой высотой.

  • Функция маляра: автоматический подсчет суммарной площади нескольких стен. Функция бывает полезна при подсчете количества требуемых стеновых покрытий, например, обоев или плитки.
  • Определение минимума и максимума. Любой дальномер показывает расстояние до подсвеченной точки. Но иногда бывает нужно не узнать расстояние до определенной точки, а найти максимум или минимум каких-либо размеров. В этом случае поможет данная функция – она показывает не измеренное расстояние, а максимальное или минимальное из нескольких измерений. Определение минимума позволяет быстро найти длину перпендикуляра до стены, а определение максимума – так же быстро определить длину диагонали комнаты.
  • Измерение трапеции позволяет вычислить длину одной из сторон трапеции по трем другим сторонам. С помощью этой функции можно посчитать, например, длину стропил, проходящих на большой высоте от пола.
  • Разметка равных отрезков позволяет разделить заданную длину на некоторое количество одинаковых отрезков. Эта функция может помочь при установке балясин, столбиков, посадке деревьев и кустов на одинаковых расстояниях и пр.

Профессиональные модели способны и на более сложные вычисления:

  • Подсчет площади по нескольким точкам позволяет подсчитать площадь сложных фигур, находясь на расстоянии десятков метров от них.

  • Подсчет углов наклона линий и плоскостей по нескольким измеренным точкам. Функция приближает прибор по возможностям к лазерным нивелирам и может быть полезна многим специалистам: от отделочников и строителей до геодезистов и ландшафтных дизайнеров.
  • Создание фотографий объектов с наложенными результатами измерений.

Отдельным набором функции снабжаются охотничьи дальномеры: например, баллистический калькулятор, определяющий снижение траектории полета пули на измеренной дальности; функция «игнорирования листвы», отсеивающая отражения от листьев и травы на близких расстояниях и т.д.

Если вы приобретаете прибор для профессиональной деятельности, и результаты измерений будут вноситься в официальные документы, будет нелишним, если дальномер внесен в Госреестр средств измерений (в некоторых областях деятельности это даже оговорено нормативными документами). В любом случае, наличие прибора в Госреестре СИ позволяет проводить его поверку в метрологических центрах, что обеспечит юридическое подтверждение достоверности измерений.

Как и всякий строительный инструмент, дальномер подвержен воздействию различных неблагоприятных факторов, в том числе – пыли и влаги. Поэтому при его выборе нелишним будет обратить внимание на степень защиты. Она определяется маркировкой IPXY, IP (Internal Protection – внутренняя защита), X – уровень защиты от твердых предметов и частиц, Y – уровень защиты от влаги. Чем больше число, тем выше уровень защиты:

Варианты выбора лазерных дальномеров

Если вы ищете инструмент, который бы с успехом заменил строительную рулетку, но при этом стоил ненамного дороже, выбирайте среди простых лазерных дальномеров с минимумом функций.

Если вам важна точность измерений, обратите внимание на модели с низкой погрешностью измерений.

Для работы в квартирах и частных домах будет достаточно дальномера с максимальным измеряемым расстоянием до 20 м.

Все лазерные дальномеры имеют собственный источник питания. Если вам проще сменить комплект батареек, чем таскать с собой зарядное устройство, выбирайте модель с питанием от батарей. В обратном же случае делайте выбор среди аккумуляторных моделей.

Лазерный дальномер с максимальным измеряемым расстоянием от 100 метров наиболее универсален: он будет одинаково полезен и в помещениях любого размера, и на улице.

Если вы увлекаетесь охотой, то лазерный дальномер с максимальным расстоянием в 500-1500 метров поможет вам совершить удачный выстрел.

как выбрать электронную (цифровую) рулетку для строительства, как работает, как пользоваться

Лазерная рулетка незаменима в строительстве и отделке, туризме и лесничестве, во многих других отраслях. Ею можно производить замеры не только в помещениях, но и на улице. Ведь максимальная дальность измерения достигает 250 метров, а с использованием отражателя 900 метров. В отличие от обычной рулетки, электронная измеряет точнее, быстрее и без помощи второго человека. Как правильно выбрать строительный лазерный дальномер?

Устройство и принцип действия лазерной рулетки

Лазерная рулетка представляет собой небольшой прибор, состоящий из оптических и электронных компонентов.

Устройство лазерной рулетки

Устройство лазерной рулетки

  1. Корпус. У большинства приборов он сделан из пластика и имеет эргономичные вставки. Корпус защищает устройство от влаги и пыли.
  2. Излучатель сигнала.
  3. Приёмник сигнала.
  4. Преобразователь сигнала. Находится в корпусе. Преобразует световой формат в цифровой.
  5. Дисплей. На него выводятся полученные данные. Выполнен на жидких кристаллах. Для хорошей видимости в дневное время дисплей имеет сильную подсветку.
  6. Электронный блок управления. Расположен внутри корпуса.
  7. Аккумулятор.
  8. Панель управления с кнопками.

Лазерная рулетка не измеряет расстояние в буквальном смысле. Она обрабатывает полученные данные, преобразуя их в расстояние.

Схема работы лазерного дальномера

Принцип действия прибора заключается в следующем:

  1. Пользователь нажимает на кнопку;
  2. Прибор генерирует световой поток и с помощью излучателя посылает его в прямом направлении;
  3. Дойдя до цели, луч возвращается обратно, попадая в приёмник;
  4. Преобразователь конвертирует световой поток в цифровой сигнал;
  5. Процессор вычисляет расстояние исходя из времени прохождения луча туда и обратно, и скорости движения;
  6. Полученный результат выводится на дисплей. Скорость обработки данных у бытовых приборов до 3 секунд, а профессиональные срабатывают за долю секунды.

Функции и применение строительного дальномера

Лазерная рулетка не только измеряет расстояния, но и выполняет другие функции, в зависимости от модели:

Включение в прибор дополнительных функций увеличивает его стоимость.

Видео: обзор функций дальномера для строительства

Применение лазерного дальномера достаточно широко:

  • строительство;
  • ремонт и отделка помещений;
  • производство и монтаж мебели;
  • монтаж оборудования;
  • топографическая съёмка;
  • геодезия;
  • ландшафтный дизайн;
  • туризм и альпинизм;
  • лесничество и охота;
  • геология и археология;
  • монтаж рекламных плакатов.

Как выбрать электронную рулетку

При выборе лазерной рулетки определите задачи, для которых вы будете её использовать, чтобы не переплачивать за наличие всевозможных функций прибора. Основные критерии выбора:

  • класс прибора:
    • бытовой. Дальность действия до 60 метров. Погрешность измерений 1,5 мм. Для замеров в квартире, частном доме или дачном участке этого вполне достаточно;
    • профессиональный. Дальность действия до 250 метров и выше. Погрешность достигает 1 метра;
  • класс лазера:
    • 1-й класс имеет луч мощностью менее 1 мВт. Цвет зелёный и хорошо виден и безопасен для глаз. Такой тип лазера используется в профессиональных дальномерах;
    • 2 класс имеет луч мощностью 1 мВт. Цвет красный. Опасен для человеческого глаза. Используется в бытовых дальномерах;
  • наличие оптического прицела или визира. На бытовых приборах устанавливается редко;

    Дальномер с оптическим прицелом

  • количество начальных точек отсчёта. Это точки, от которых начинается замер. Их может быть от 1 до 4;
  • корпус и линзы. На профессиональных устройствах корпус имеет защиту от влаги и пыли. Линзы невосприимчивы к высокой влажности и не запотевают. Такие приборы работают при температурах ниже 50 и выше 50 градусов;
  • эргономичные вставки и противоударный буфер. Для того чтобы прибор не выскальзывал. Ну а если это произошло, чтобы не разбился. Для стройки полезная опция;
  • производитель. Очень качественные дальномеры производят Bosch, Stabila и Leica. Среди китайских фирм пользуются спросом ADA и Condtrol;
  • гарантия и сервис. Гарантия должна быть не менее 1 года. Также уточняйте наличие сервисной мастерской в вашем городе.
  • комплектация. Некоторые модели комплектуются штативом или очками.
  • наличие дополнительных функций. В зависимости от вида работ выберите функции, которые должны присутствовать в вашей рулетке.

Для строительства простых измерений расстояния, площади и объёма не достаточно. Присмотритесь к профессиональным приборам с расширенным функционалом.

Как пользоваться цифровым измерительным устройством

Лазерные рулетки разных моделей отличаются функционалом. Рассмотрим самые распространённые варианты используемых функций.

Кнопки панели управления

Кнопки панели управления

  • 1 — кнопка включения прибора и запуска измерения;
  • 2 — кнопка активации цифровой камеры;
  • 3 — крестообразный джойстик. В центре расположена кнопка ввода действия и знака «равно»;
  • 4 — кнопка отмены действия и выключения прибора;
  • 5 — с помощью этих кнопок можно запрограммировать часто используемые функции. По одной функции на каждую кнопку;
  • 6 — переход к просмотру и выбору функций;
  • 7 — кнопки для простого сложения и вычитания.

Основные действия:

Рекомендации по использованию

  • Если у вас нет оптического или цифрового визира, купите очки для лазерных приборов. С их помощью вы сможете видеть луч днём.
  • Так как лазерные рулетки часто используются на строительных площадках, на них попадает много пыли. Поэтому прибор нужно протирать в конце работы. Хранить в сухом и чистом чехле.
Видео: как пользоваться электронной линейкой при строителных работах

Лазерная рулетка многофункциональна и удобна. Проста в использовании. Имея в арсенале такой прибор, вы сможете быстро произвести замеры для стройки или ремонта. Вам не придётся вручную высчитывать площади. При правильном выборе строительного дальномера со всеми необходимыми функциями вы получите незаменимый инструмент.

Как работает инструмент лазерный дальномер

Благодаря тому, как работает лазерный дальномер, можно осуществлять замеры плоскостей с максимальной точностью. Поэтому его применяют в военном деле, астрономии строительстве, инженерной геодезии и т.д.

Лазерный дальномер – удобное современное устройство для измерения площадей поверхностей.

Он представляет собой рулетку электронного типа. Такой прибор достаточно прост в эксплуатации, поэтому его используют профессиональные бригады, да и начинающие строители тоже.

Инструкция по работе с таким инструментом выглядит следующим образом:

  1. Дальномер включается на необходимую опцию.
  2. Далее он устанавливается вблизи одной из рабочих поверхностей.
  3. Луч лазера наводится на противолежащую сторону помещения.
  4. Аналогичным образом осуществляются замеры и других плоскостей.

Устройство лазерного дальномера.

Благодаря таким нехитрым действиям дальномер выдаст размер площади помещения. Если необходимо просчитать объем, действуют так же. Все приборы такого типа работают по схожему принципу.

Одно из главных удобств дальномера в том, что он заменяет калькулятор и блокнот с карандашом. Каждая модель может складывать и вычитать имеющиеся значения, а полученные цифры автоматически сохраняются. Но тут главное – знать о том, может ли потерять прибор данные, если извлечь из него флеш-карту.

Чтобы лазерный дальномер давал точные показания, очень важным моментом является соблюдение условий перпендикулярности рулетки. Чтобы облегчить эту задачу, современные производители оснащают свои изделия встроенным пузырьковым уровнем. Это значительно облегчает задачу.

Читайте также: Пресс своими руками из домкрата.

Принцип работы лазерного дальномера

Чтобы осуществить замеры стен при помощи дальномера, сначала необходимо включить уровень. После этого измеряют поверхность стены по высоте и длине. От полученных значений следует отнять площадь, занимаемую окнами и дверными проемами.

Полученные цифры помогут сориентироваться в необходимом количестве строительных материалов, чтобы максимально избежать перерасхода. Для новичков лазерный дальномер является хорошим помощником.

Для удобства использования в различных условиях некоторые производители оснащают приборы встроенными камерами и визорами.

Но это касается геометрически правильных форм. Однако прибор используют и в инженерной сфере, например, для измерения котлованов. Тут будут присутствовать определенные погрешности. Кстати, на точность показаний во многом влияет и результативность самой рулетки, так как в темное время суток она выше, чем днем. Поэтому нередко используется дополнительное оборудование в виде визира или видеокамер, чтобы была возможность хорошо видеть лазер.

Чтобы определить дальность нахождения объекта, используют беспрерывное электромагнитное излучение. Дальномер может работать в трех режимах:

  • фазовом;
  • импульсном;
  • комбинированном, который объединяет в себе предыдущие два.

В первом случае принцип действия – модуляция синусоидального сигнала, при этом частота будет варьироваться от 10 до 150 МГц.

Во втором варианте идет отражение импульса и его периодическая задержка. Несмотря на то что такая техника достаточно умна, контроль за ней все-таки необходим, так как сбои свойственны любой аппаратуре. Для того чтобы иметь правильное представление о принципе работы дальномера, руководство по эксплуатации требует тщательного изучения.

В зависимости от того, насколько тщательно придерживаться требований инструкции, дальномер будет работать точно или давать погрешности.

Вернуться к оглавлению

Возможности лазерного дальномера

Несмотря на то что основной функцией такой техники является измерение расстояний, технологии развиваются. Поэтому современные модели могут иметь и дополнительные опции. Некоторые аппараты могут измерить дополнительно площадь и объем помещений. Отдельные дальномеры имеют функцию, которая позволяет применять теорему Пифагора.

Лазерные дальномеры используют в строительстве, астрономии, геодезии и других сферах.

Конечно, чем более усовершенствованная модель, тем дороже она стоит и тем профессиональнее можно вести строительство.

Чтобы максимально оценить пользу такого прибора, стоит поработать с большими объектами. Ведь для ручных расчетов в этом случае понадобилось бы немало времени.

Возможности самого простого лазерного дальномера ограничиваются измерениями в пределах 40-60 м, в то время как более мощные модели имеют этот показатель в 100 м.

Профессиональные приборы могут справиться с расстоянием до 250 м.

Минимальное расстояние, с которым может справиться дальномер, 5 см.

Вернуться к оглавлению

Зависимость техники от условий

Дальномер имеет два функциональных блока: излучательный, в составе которого есть лазерный диод, и приемник. За счет электромагнитной волны возникает лазерный луч. Сама волна производится дальномером, далее она отражается от рабочей плоскости, будь то полы, стены, потолок или другая рабочая сторона объекта. После этого идет ее возврат в приемник. Каждая волна имеет свою амплитуду и длину. Последний показатель изначально известен вычислителю дальномера, поэтому дальнейшие его вычисления производятся за счет принципа сложения всех длин волн, которые прошли путь до объекта и обратно. После этого выполняется деление данной суммы надвое. А если есть «обрезанная» волна, то и ее показатель приплюсовывается.

Сравнительные характеристики нескольких моделей лазерного дальномера.

Полученная цифра выводится на дисплей прибора. Измерительная величина, то есть метры или сантиметры, устанавливается по личным требованиям.

Дальномер отлично справляется в условиях закрытых помещений, так как в этом случае расстояния имеют небольшие значения, а помехи и вовсе отсутствуют. А что касается природы, то тут есть несколько факторов, которые могут создать погрешности в работе:

  1. Солнце. Зачастую цвет лазеров является красным, поэтому чем ярче поверхность, тем хуже видна конечная точка. Почему это так важно? Потому что дальномер должен уметь обработать сигнал, а он будет слишком слабым, что может повлиять на точность показаний. Поэтому в темное время суток показания лазерного дальномера более точны.
  2. Загрязненность окружающей среды. Лучший вариант – если работа проводится за городом, так как воздух там прозрачнее. В условиях загазованности или туманности опять-таки возникает риск возникновения погрешностей.
  3. Надежность крепления дальномера. Ручные измерения всегда сопровождаются неточностями. Поэтому лучше для замеров использовать специальный штатив. Кстати, многие современные приборы имеют уже в стандартной комплектации такой элемент.
  4. Рабочая поверхность. Если измеряемая плоскость будет иметь темный цвет или шершавую структуру, то луч станет поглощаться. Поэтому для таких целей используют светлую поверхность, которая за счет гладкости и цвета помогает повысить коэффициент отражения.

Вернуться к оглавлению

Как работать инструментом на улице?

Для удобства использования дальномер можно закрепить на штативе.

Все же в большинстве случаев дальномер применяют с внешней стороны зданий. Поэтому, чтобы максимально обеспечить точность показаний, можно воспользоваться следующими рекомендациями:

  1. Использовать для таких работ необходимо те приборы, которые имеют дальность работы в пределах 150-200 м, то есть для больших расстояний.
  2. Следует использовать мишень. В большинстве стандартных комплектов она уже имеется.
  3. Для того чтобы показания были точны, следует применять штатив. Если данная деталь покупается отдельно, то дальномер в обязательном порядке должен иметь специальное гнездо с нижней стороны.

Многие модели дальномеров имеют скобу, расположенную сзади. Она может устанавливаться под 90-градусным или 180-градусным углом. Если ее положение перпендикулярно, то прибор измеряет расстояние заподлицо с краем или внешним углом.

Это позволяет знать размер диагонали помещения. В данном случае точка отсчета устанавливается вручную, она начинается от задней или передней стенки скобы. Но некоторые модели оснащены автоматической функцией переноса нулевой точки.

Вернуться к оглавлению

Правильная эксплуатация

Для удобства хранения лазерные дальномеры комплектуются специальными чехлами.

Так как длина волны составляет 635 нм, человеческий глаз видит луч красного цвета. Поэтому, работая с таким прибором, следует быть аккуратными. Попадая в глаз, такой луч может нести разрушительное воздействие. Все зависит от класса используемого лазера: чем он выше, тем опаснее контакт луча и глаза. По стандарту дальномеры имеют луч со вторым классом излучения. Это, в свою очередь, означает, что при кратковременном воздействии перед глазами человека непродолжительный период будут мелькать пятна света. Но если луч будет напрямую и долго воздействовать, то последствия могут стать крайне неприятными.

Дальномер – прибор, которому для работы требуются батарейки. После того как их заряд окончен (примерно 5-10 тысяч измерительных процессов), их следует правильно утилизировать. Если содержимое батарейки вытечет внутри прибора, это может привести к поломке аппарата, что однозначно потребует дорогостоящего ремонта. Поэтому перед и после каждого применения батарейки следует тщательно осматривать.

Такой прибор требует деликатного обращения, поэтому для него не допускаются воздействия физической силой, а тем более падения. Это тоже чревато ремонтом или даже покупкой новой техники.

Иметь под рукой такой прибор – значит ощутимо улучшить условия своей работы. Во-первых, исчезает необходимость производить вычисления в уме – все делает техника. Во-вторых, это значительно экономит время, особенно если дальномер – новой модификации, так как в нем много дополнительных функций. В-третьих, автоматическое сохранение данных помогает не забивать голову большим количеством цифр, что тоже крайне удобно.

Как работают дальномеры? - PrecisionRifleBlog.com

Поняв, как работают дальномеры, вы сможете более умело использовать их в полевых условиях. Эта статья должна вооружить вас основными принципами.

Лазерные дальномеры

(LRF) работают по одной и той же базовой концепции. При нажатии кнопки дальномер излучает лазерные лучи. Эти лучи отражаются от далеких объектов, а высокоскоростные часы дальномера измеряют общее время, прошедшее с момента выхода лучей из устройства до их возвращения.Поскольку мы знаем, с какой скоростью перемещался луч (скорость света), устройство может просто использовать это измерение времени для расчета пройденного расстояния, а затем отображает расстояние до пользователя.

Хотя все лазерные дальномеры работают по одним и тем же принципам, есть много возможностей для инноваций в деталях реализации. Недавно я рассмотрел 8 лучших лазерных дальномеров, используемых для охоты и стрельбы на дальние дистанции, и был шокирован тем, насколько сильно различались их характеристики.

Производительность дальномера зависит от многих факторов, но вот самые большие различия между дальномерами при использовании их для стрельбы на большие расстояния или охоты. Я коснусь большинства из них более подробно в статье. Особая благодарность Майку из Vectronix за то, что он обсудил это со мной и так много подумал над этим списком.

  • Способность засечь цель - Это означает качественную оптику с правильным увеличением. Вы не сможете определить расстояние до цели, если не можете ее найти.Большинство стрелков выбирают 8-кратное или 10-кратное увеличение. Проводя полевые испытания дальномеров, мы искали в поле цели с 5-кратным увеличением и думали, что нашли все цели. Однако после повторного поиска с 10-кратным увеличением мы сразу же увидели еще одну цель, которую мы полностью пропустили с 5-кратным увеличением. Но, как я уже упоминал в других постах, действительно хорошее стекло иногда может компенсировать увеличение. Я могу увидеть больше деталей на цели в 2000 ярдов, используя зрительную трубу Leica 45x, чем зрительную трубу Bushnell 60x.Дело в том, что стекло качества и соответствующее увеличение имеют значение , и вы не можете полностью игнорировать то или другое.
  • Способность получать энергию лазера на цель - Это во многом связано с расходимостью луча, которая является описанием того, насколько «сфокусирован» луч. Есть несколько компромиссов между очень малым или большим расхождением луча, о которых мы поговорим позже в этой статье. Также может быть различие в качестве передаваемых лазерных импульсов с точки зрения типа, длины волны и резкости… хотя эти вещи может быть очень трудно определить количественно.
  • Размер апертуры приемника - это размер отверстия в оптике приемника, которая фиксирует обратные показания и отправляет их на фактический датчик. Большая апертура может иметь огромное влияние на то, сколько возвращаемых данных способно собрать устройство, что может позволить устройству работать на больших расстояниях, а также может помочь в разрешении / точности измерений на более коротком расстоянии.
  • Как прибор анализирует результаты - Существует много различий между тем, как дальномеры интерпретируют показания после их получения, и некоторые из них намного умнее других.Старые модели просто отображали первое показание, которое возвращалось на устройство, но многие современные дальномеры используют «многоимпульсную технологию». Этот подход испускает серию из сотен или даже тысяч небольших лазерных импульсов за чрезвычайно короткий период времени. Затем он собирает большой размер выборки показаний, затем анализирует эти результаты, чтобы выявить / игнорировать выбросы (например, кисть, туман, дождь) и с большей уверенностью определить показания, которые вы собираетесь варьировать. Увеличение количества испускаемых лучей также может повысить вероятность того, что вы получите показания небольшой и / или неотражающей цели.Логика и алгоритмы, используемые для определения того, что отображать пользователю, могут иметь большое влияние на то, насколько хорошо работает дальномер.

Расходимость луча - возможность получить лазерную энергию на цели

Расходимость луча, также называемая дисперсией луча, представляет собой угловое измерение (обычно в миллиметрах) того, насколько «сфокусирован» лазерный луч. Меньшая расходимость луча обеспечивает большую точность измерения дальности и большее максимальное расстояние в большинстве ситуаций. Для дальномеров аналогичного качества расходимость луча может быть основным показателем эффективности дальномера.Если вы можете сфокусировать 100% лазерной энергии на намеченной цели, у вас будет гораздо больше шансов получить с нее несколько показаний. Однако, если дальномер хорошо разбирается в показаниях, он может компенсировать неидеальную расходимость луча ... так что вопреки распространенному мнению, расходимость луча - не единственный фактор, который следует учитывать.

Чтобы понять расходимость луча, представьте, что выстрелите из двух винтовок по цели на расстоянии 1000 ярдов. Одна из этих винтовок в среднем дает 2.5-дюймовые группы на 100 ярдов, а остальные - в среднем ½-дюймовые группы. Что из этого даст вам больше шансов поразить намеченную цель с расстояния 1000 ярдов? Теперь, если вы пытаетесь поразить 12-дюймовую цель на 300 ярдов, любая винтовка должна работать. Но по мере того, как вы увеличиваете расстояние (или уменьшаете целевой размер), меньшее расхождение становится критическим. То же самое и с расходимостью луча лазерных дальномеров. Если вы нацелены на относительно большие (размером с олени) цели на расстоянии менее 500 ярдов ... вероятно, не нужно беспокоиться о расходимости луча.Но по мере того, как цели становятся все дальше или меньше, расхождение луча быстро становится критичным для точного определения дальности.

Я слышал о расходимости луча, достигающей 4 x 2 мил, и одна модель военного уровня, которую я тестировал, была менее 0,3 мил… так что есть большая разница между . Вот диаграмма, которая показывает, насколько большой может быть разница в расходимости луча на расстоянии 1000 ярдов.

Один из сценариев, в котором очень сильное расхождение луча может быть недостатком, - это попытка определить дальность до удаленной цели (т.е.е. не поддерживается штативом). В этом случае движение, вызванное неподдерживаемым положением, может затруднить точное попадание в цель точно сфокусированным лучом. С другой стороны, если бы у вас был луч с большей расходимостью, вам было бы легче поразить цель даже с некоторым колебанием, а затем полагаться на «ум» дальномера, чтобы определить, что вы намереваетесь измерять в этом большом окне.

Я разговаривал с представителем Vectronix, и мы оба согласны с тем, что расходимость луча около 1.5 x 0,5 мил, вероятно, идеально подходит для целей в диапазоне от 500 до 2000 ярдов, хотя это не твердое правило.

Факторы, влияющие на диапазон измерения

Существует ряд факторов, которые влияют на то, насколько хорошо дальномер может работать, включая свойства цели, атмосферные условия и поддержку дальномера, и все они влияют на максимальную эффективную дальность действия устройства в данном сценарии. Вот очень полезная диаграмма, предоставленная Vectronix, которая иллюстрирует, что это такое:

Когда производители рекламируют дальномер с максимальным радиусом действия 1000 ярдов или 1 мили, вы обычно можете перевести это в значение, что существует вероятность , вы, , можете получить показания на таком расстоянии, но только в абсолютно идеальных условиях (e .г. при слабом освещении, без штатива, на очень большой отражающей цели). По моему опыту, вы обычно сможете получить показания только до 70-80% заявленного максимального расстояния в большинстве дневных условий (яркий свет) на отражающих целях 2 MOA.

Понимание того, что «видит» дальномер

Самый простой способ понять, как работают дальномеры, - это простой пример. На приведенной ниже диаграмме показана пара сложных ситуаций для определения дальности, при этом каждая желтая цель выделена красным прямоугольником, который указывает на соответствующее расхождение луча при попытке определить дальность до этой цели.Вы можете видеть, что в каждой ситуации, вероятно, будут возвращены показания для дерева, цели, ближнего холма и дальнего холма.

Следующие несколько иллюстраций показывают, что дальномер может «увидеть», когда пытается определить расстояние в одном из наших сложных сценариев. На первой диаграмме есть сетка чуть менее 200 прямоугольников. Вы можете представить это как все лучи, испускаемые дальномером. Синие прямоугольники обозначают лучи, которые были отражены обратно в дальномер, который он смог записать как показания.Ячейки, которые не отмечены синим цветом, означают, что дальномер не получил показания от этого луча, что может быть связано с такими вещами, как плохая отражательная способность (например, дерево не отражает так же хорошо, как металлическая цель) и объекты под углом (например холмы находятся под небольшим углом от пользователя, а не прямо перпендикулярно, как цель). Примечание. Этот пример предназначен только для иллюстрации теории и концепции работы дальномеров. В технических деталях легко потеряться, поэтому это упрощенный пример.

Вот вид сбоку той же цели, который показывает показания, полученные дальномером, и то, что эти лучи попали (щелкните изображение, чтобы увеличить).

Менее чем за полсекунды дальномер получит все показания и создаст график этих показаний, аналогичный показанному ниже. Это, по сути, представляет то, что «видит» дальномер или какие данные у него под рукой, чтобы принять решение о том, какое расстояние отображать пользователю.

Как дальномер анализирует результаты и решает, что отображать

Вот где становится интересно. Есть несколько способов, которыми дальномеры могут быть запрограммированы для определения, какие показания он должен отображать. Вот несколько наиболее распространенных.

  1. 1-е показание - Так работали старые дальномеры, и есть еще несколько, которые используют этот простой подход. Когда устройство получает первый луч, отраженный обратно к нему (ближайшему объекту), он рассчитывает и отображает соответствующее расстояние.В нашем примере этот подход будет отображать 225 ярдов.
  2. Ближайший пик - похож на № 1, но ищет ближайший пик вместо ближайшего одиночного показания. Такой подход может помочь отфильтровать «ложные» показания от таких вещей, как дождь или туман, которые более разбросаны по шаблону и на самом деле не приводят к пику. Может быть жестко запрограммированный «порог», который говорит что-то вроде «ищите первый всплеск, у которого есть как минимум два показания на одинаковом расстоянии». В нашем примере этот подход будет отображать 230 ярдов.
  3. Самый высокий пик - Это просматривает весь набор показаний и находит самый большой пик показаний для того же расстояния и предполагает, что это то, что вы намереваетесь диапазон. В целом это хороший подход, но он особенно полезен при определении расстояния до отражающих целей, перпендикулярных пользователю. В нашем примере при таком подходе будет отображаться 350 ярдов (наша предполагаемая цель).
  4. Самый большой кластер - этот подход также будет анализировать весь набор показаний и искать самую большую группу показаний.В нашем примере вы можете посмотреть на 350 ярдов и увидеть, что есть группа из 7 показаний рядом друг с другом (они попадают в цель, цель стоит и земля рядом с ней). Но если вы посмотрите на 650 ярдов, то увидите группу из 8 показаний рядом друг с другом (они попадают в дальний холм). Таким образом, на подходе будет отображаться 650 ярдов.
  5. Самый дальний пик - Это похоже на № 2, но ищет самый дальний пик. Этот подход полезен при попытке определить расстояние до цели, которая частично закрыта кистью.В нашем примере этот подход будет отображать 660 ярдов.

Разве не безумие, сколько способов дальномер может интерпретировать результаты? Дело в том, что ни один из подходов не идеален в любой ситуации. . Я намеренно выбрал жесткий пример, который иллюстрирует слабые стороны каждого подхода, и хотя подход №3 дал нам диапазон до намеченной цели, я мог подумать о других сценариях, где подход с максимальным всплеском не дал бы правильного результата ( например, если цель не слишком отражающая или полностью перпендикулярна пользователю).

Большинство дальномеров жестко запрограммированы на использование единого подхода (обычно №1 или №2), но есть несколько моделей, которые становятся намного умнее в том, как они анализируют показания.

Разрешить пользователю определять наилучший подход

Бинокль Bushnell Fusion обеспечивает три различных режима, из которых пользователь может выбирать:

  • Нормальный - Это похоже на подход №3 или №4 и является их лучшим универсальным подходом.
  • BullsEye - аналогично подходу №2.В руководстве Бушнелла говорится: «Этот расширенный режим позволяет легко обнаруживать небольшие цели и играть без непреднамеренного увеличения расстояния до фоновых целей с более сильным сигналом. Когда было захвачено более одного объекта, будет отображаться расстояние до ближайшего объекта ».
  • Кисть - аналогично подходу №5. В руководстве Bushnell говорится: «Этот расширенный режим позволяет игнорировать такие объекты, как кисть и ветви деревьев, так что отображаются только расстояния до фоновых объектов.Когда было захвачено более одного объекта, будет отображаться расстояние до следующего объекта ».

На мой взгляд, эти «расширенные режимы» - новаторская функция, на которую другие производители оптики должны обратить внимание. По сути, это позволяет пользователю «намекнуть» на то, какой подход даст им наилучшие шансы получить показания по их намеченной цели. В конечном итоге, пользователь знает больше о конкретной ситуации, которую он пытается определить, например, если кисть частично закрывает цель, или он пытается определить расстояние до очень маленькой цели.Эти режимы просто предоставляют им возможность передать эту информацию дальномеру, чтобы он мог лучше интерпретировать результаты.

Недавно я провел комплексные полевые испытания нескольких биноклей-дальномеров и попытался определить расстояние до цели, изображенной на картинке ниже. Мишень представляет собой огромный 30-дюймовый квадрат, повернутый как алмаз, и находящийся всего в 360 ярдах. Несколько веток, которые частично закрывали цель, находились на расстоянии 103 ярдов. Я пробовал дальномеры Leica, Zeiss, Vectronix, Bushnell и Leupold, и почти все они давали мне показание только в 103 ярда.Новая пара Bushnell Fusion 1 Mile в режиме кисти большую часть времени давала мне показание в 360 ярдов. И хотя модель Vectronix Terrapin давала первичное показание только в 103 ярда, бинокль Vectronix Vector 23 каждый раз давал диапазон 360 ярдов. (Примечание: у Vectronix Terrapins есть функция «3 DIS», о которой я расскажу позже, которая позволила бы мне видеть показания на 360 ярдов.)

Разрешить пользователю просматривать показания

Vectronix имеет функцию на всех своих дальномерах, называемую «Измерение нескольких объектов» (также известное как «3 DIS»), которую вы можете включить, чтобы она показывала 3 верхних значения из одного измерения.Он автоматически выделит расстояние, которое, как вы думали, вы намеревались достичь, но также покажет вам второе и третье наиболее сильные полученные показания. Например, если вы приближаетесь к дереву на 250 ярдов, а в 100 ярдах позади него находится джип, а в 1000 ярдах позади него - здание… оно будет отображать 250, 350 и 1350 (и, вероятно, выделит значение 350 ярдов).

Смысл в том, чтобы убедиться, что реальная информация о дальности каким-то образом доступна пользователю, вместо того, чтобы скрывать ее от них.Очевидно, что устройство уже имеет эту информацию, так что на самом деле он просто создает для пользователя способ просмотра и прокрутки этих показаний (желательно в порядке от самого сильного к самому слабому). Это должно быть только несколько верхних чтений. Эта функция не то, что вы хотели бы использовать при каждом измерении, но в сценариях с жестким диапазоном (что нередко) наличие быстрого и интуитивно понятного способа просмотра полного набора возможных показаний может иметь значение. диапазон или нет.По крайней мере, это дало бы пользователю дополнительную уверенность в том, что отображаемое значение соответствует заданной цели.

Просто сделай их умнее

Модель Vectronix Vector 23 демонстрирует, что вам не обязательно иметь «расширенные режимы», чтобы лучше понимать, какие показания отображать. Фактически, я не мог придумать ни одного сценария жесткого определения дальности, при котором Vector 23 давал бы мне показания для чего-либо, кроме моей намеченной цели. Мне ни разу не пришлось включать функцию «3 DIS» в моем тестировании Vector 23, потому что диапазон, который он отображал, всегда был тем, который я пытался получить.

Сейчас модель Vectronix Vector 23 стоит около 24 000 долларов, и я знаю, что это ставит ее в другой класс, чем большинство других дальномеров. Но это доказывает, что производительность дальномеров может быть огромной только в зависимости от того, насколько они умны при анализе результатов и выборе правильного расстояния для отображения. Я лично занимаюсь профессиональной разработкой программного обеспечения более десяти лет и знаю, что это возможно со стороны программного обеспечения. Незначительные улучшения в алгоритмах, используемых устройством для определения расстояния, могут сделать огромный скачок в производительности дальномера ... и стоят почти ничего по сравнению с деталями и трудом, которые входят в высококлассный дальномер.

Я уверен, что с течением времени и развитием технологий этот тип производительности и инноваций проникнет в дальномеры, более доступные по цене. Надеюсь, этот пост просветит больше потребителей и поможет производителям интегрировать эти инновационные функции раньше, чем позже.

Другие посты из этой серии

Это лишь один из целого ряда постов, связанных с полевым испытанием дальномера. Вот ссылки на другие:

  1. Как работают дальномеры? От основных к расширенным возможностям
  2. Модели и характеристики
  3. Результаты испытаний оптических характеристик
  4. Результаты тестирования производительности
  5. Общие результаты

Во время полевых испытаний я использовал каждую модель в среднем 500 раз… поэтому я использовал их много.Я также попросил двух своих близких друзей использовать их и записал, что нам нравится или не нравится в каждом из них. Я преобразовал эти заметки и результаты испытаний для каждой модели в подробные обзоры для каждой модели. Я также сделал несколько снимков каждой модели в высоком разрешении и разместил фотогалерею каждой из них вместе с обзором. Посмотрите их:

© Copyright 2021 PrecisionRifleBlog.com, Все права защищены.

.Обзор установки дальномеров

- документация коптера

Существует много различных видов дальномеров: лидар (с использованием лазера или инфракрасного света для измерения расстояния), сонар (с использованием ультразвукового звука) и радар (с использованием микроволнового РЧ). Некоторые из них являются аналоговыми, генерируя импульсы, время которых представляет собой расстояние до объекта, другие - это потоки данных, отправляемые в цифровом формате по последовательному каналу на UART или I2C, или даже через UAVCAN.

дальномеры (сонар или лидар) могут использоваться для уклонения от объектов на вертолете-3.5 (и выше) в режимах Loiter и AltHold и в Rover-3.5 (и выше). А также датчики высоты для точной посадки в самолетах и ​​коптерах

.

В системе можно использовать до 10 дальномеров (от 1 до A). Для избегания объектов можно использовать один 360-градусный лидар или до 9 однонаправленных дальномеров: 8, расположенных по кругу, охватывающих сегменты шириной 45 градусов, плюс направленный вверх дальномер. И направленный вниз дальномер, используемый для измерений на небольшой высоте над землей.

Подключение и настройка дальномера

..note :: Обратите внимание, что если тип дальномера установлен или изменен, потребуется перезагрузка.

  • Для коптера и вездехода можно разместить до 8 дальномеров вокруг транспортного средства, чтобы обеспечить охват на 360 градусов, или один лидар на 360 градусов. Но для избегания объекта требуется только один дальномер, обращенный вперед.
  • Зоны запрета предусмотрены для 360-градусных лидаров, поскольку они могут иметь препятствия в поле зрения.Зоны исключения устанавливаются с помощью параметров PRX_IGN_ANGx и PRX_IGN_WIDx, определяющих направление и ширину, которые создает преграда кадра и которая будет игнорироваться. Можно указать до 6 секторов исключения.
  • Если дальномер ориентирован вверх, он будет использоваться в операции простого избегания объектов в качестве датчика приближения, считывающего вверх, в режимах Copter LOITER, ALTHOLD и POSHOLD.
  • Если дальномер направлен вниз, он будет использоваться для измерения высоты над землей, когда он находится в пределах его диапазона, для повышения точности посадки на вертолете, а также при автоматической посадке в самолете, если RNGFND_LANDING включен.В коптере при посадке и в пределах 10 м от земли, согласно дальномеру, машина замедлит спуск до LAND_SPEED (которая по умолчанию составляет 50 см / с). В самолете см. Раздел «Использование дальномера» в «Автоматической посадке
  • ».
  • Если вы используете дальномер для измерения высоты, обязательно прочтите эту страницу:

Примечание

В настоящее время в Plane поддерживаются только дальномеры, направленные вниз.

.

Основы лазера

Основы лазера [индекс]

Лазер Основы
Роберт Олдрич


ТАБЛИЦА СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ТЕОРИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЛАЗЕРА
КОМПОНЕНТЫ ЛАЗЕРА
ТИПЫ ЛАЗЕРОВ
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛЫ


ВВЕДЕНИЕ

Слово «лазер». это аббревиатура от Light Amplification by Stimulated Emission of Радиация.Лазеры находят все больше военных приложения - в основном для захвата цели, управления огнем, и обучение. Эти лазеры называют дальномерами, прицельными обозначения и имитаторы стрельбы прямой наводкой. Лазеры также используется в связи, лазерных радарах (LIDAR), системах посадки, лазерные указатели, системы наведения, сканеры, металлообработка, фотография, голография и медицина.

В этом документе слово «лазер» будет ограничено устройства, излучающие электромагнитное излучение, использующие свет усиление за счет вынужденного излучения излучения на длинах волн от 180 нм до 1 миллиметра.Электромагнитный спектр включает энергию от гамма-лучей до электричества. Рисунок 1 иллюстрирует полный электромагнитный спектр и длины волн различные регионы.


Рисунок 1. Электромагнитный спектр

Основные длины волн лазерного излучения для современных военных и коммерческих приложения включают ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное области спектра. Ультрафиолетовое излучение для лазеров состоит из длин волн от 180 до 400 нм.Видимый область состоит из излучения с длинами волн от 400 до 700 нм. Это часть, которую мы называем видимым светом. Инфракрасный область спектра состоит из излучения с длинами волн от 700 нм до 1 мм. Лазерное излучение поглощается кожей проникает всего в несколько слоев. В глазу видно и рядом инфракрасное излучение проходит через роговицу и фокусируется на и поглощается сетчаткой. Это длина волны света который определяет видимое ощущение цвета: фиолетовый при 400 нм, красный на 700 нм, а другие цвета видимого спектра в между.При поглощении излучения действие на поглощающую биологическая ткань бывает фотохимической, термической или механический: в ультрафиолетовой области действие преимущественно фотохимический; в инфракрасном диапазоне действие в первую очередь термический; а в видимой области присутствуют оба эффекта. Когда интенсивность излучения достаточно высока, повреждение к впитывающей ткани.


ТЕОРИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЛАЗЕРА

Базовое понимание того, как работает лазер, помогает в понимание опасностей при использовании лазерного устройства.фигура 2 показывает, что электромагнитное излучение испускается всякий раз, когда заряженная частица, такая как электрон, отдает энергию. Этот происходит каждый раз, когда электрон падает из более высокого энергетического состояния, в более низкое энергетическое состояние, в атоме или ионе, как происходит в люминесцентном свете. Это также происходит из-за изменений в колебательное или вращательное состояние молекул.

Цвет света определяется его частотой или длина волны. Более короткие длины волн - это ультрафиолет и более длинные волны - инфракрасные.Самая маленькая частица энергия света описывается квантовой механикой как фотон. В энергия E фотона определяется его частотой, и постоянная Планка h.

(1)

Скорость света в вакууме c составляет 300 миллионов метров. в секунду. Длина волны света связана с из следующего уравнения:

(2)

Разница уровней энергии, на которой возбужденное Электронные капли определяют длину волны излучаемого света.


Рис. 2. Излучение атома при переходе электрон из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой энергией


КОМПОНЕНТЫ ЛАЗЕРА

Как показано на рисунке 3, три основных компонента лазера являются:

  • Материал генерации (кристалл, газ, полупроводник, краситель, и т.д ...)
  • Источник накачки (добавляет энергию к материалу генерации, например лампа-вспышка, электрический ток вызывает электрон столкновения, излучение лазера и т. д.)
  • Оптический резонатор, состоящий из отражателей, служащих механизм обратной связи для усиления света


Рис. 3. Схема твердотельного лазера

Обычно электроны в атомах материала генерации находятся в установившемся более низком уровне энергии. Когда световая энергия от лампа-вспышка добавляется к атомам материала генерации, большинство электронов возбуждены до более высокого энергетического уровня - явление, известное как инверсия населения.Это нестабильный условие для этих электронов. В этом состоянии они останутся короткое время, а затем возвращаются в исходное энергетическое состояние. Этот распад происходит двумя способами: спонтанный распад - электроны просто падают в свое основное состояние при случайном излучении направленные фотоны; и вынужденный распад - фотоны от самопроизвольно распадающиеся электроны сталкиваются с другими возбужденными электронами что заставляет их упасть в основное состояние. Это стимулировало переход высвободит энергию в виде фотонов света которые движутся синфазно на той же длине волны и в том же направление как падающий фотон.Если направление параллельно оптической оси, излучаемые фотоны перемещаются вперед и назад в оптический резонатор через материал генерации между полностью отражающее зеркало и частично отражающее зеркало. Таким образом световая энергия усиливается до тех пор, пока не станет достаточно энергия накапливается для передачи лазерного излучения через частично отражающее зеркало.

Как показано на рисунке 4, лазерная среда должна иметь по крайней мере один возбужденное (метастабильное) состояние, в котором электроны могут долго задерживаться достаточно (микросекунд в миллисекунды) для инверсии населенности происходить.Хотя лазерное воздействие возможно только с двумя энергиями уровней, большинство лазеров имеют четыре или более уровней.


Рисунок 4. Энергетическая диаграмма трехуровневого лазера

Q-переключатель на оптическом пути - это метод обеспечения лазерного импульсы очень короткой продолжительности. Вращающаяся призма как полный отражатель на рисунке 3 был одним из первых способов обеспечения Модуляция добротности. Только в точке вращения, когда есть четкое оптический путь позволит пройти световой энергии.Обычно непрозрачное электрооптическое устройство (например, ячейка Поккельса) в настоящее время часто используется для устройства Q-переключения. Во время напряжения приложение, устройство становится прозрачным, загорается свет в резонаторе возбужденные атомы могут тогда достичь зеркала, так что качество резонатора Q увеличивается до высокого уровня и излучает высокий пиковая мощность лазерного импульса длительностью несколько наносекунд. Когда фазы разных частотных режимов лазера синхронизированы (заблокированы вместе), эти режимы будут мешать друг другу и создать эффект удара.В результате получается лазерный выход с регулярные пульсации, называемые «синхронизацией мод». Режим синхронизированные лазеры обычно производят серию импульсов длительностью от нескольких пикосекунд до наносекунд, что приводит к более высокой пиковой мощности чем тот же лазер, работающий в режиме модуляции добротности. Импульсный лазеры часто предназначены для генерации повторяющихся импульсов. Пульс частота повторения прф, а также ширина импульса крайне важно при оценке биологических эффектов.


ВИДЫ ЛАЗЕРОВ

Лазерный диод представляет собой светоизлучающий диод с оптическим резонатор для усиления света, излучаемого из запрещенной зоны, которая существует в полупроводниках, как показано на рисунке 5.Их можно настроить путем изменения приложенного тока, температуры или магнитного поля.


Рисунок 5. Схема полупроводникового лазера

Газовые лазеры состоят из газонаполненной трубки, помещенной в лазер. полость, как показано на рисунке 6. Напряжение (внешний источник накачки) прикладывается к трубке для возбуждения атомов в газе до инверсия населения. Свет, излучаемый этим типом лазера обычно непрерывная волна (CW). Следует отметить, что если к газоразрядной трубке прикреплены угловые окна заварного механизма, некоторое лазерное излучение может отражаться сбоку от лазера полость.В больших газовых лазерах, известных как газодинамические лазеры, используется камера сгорания и сверхзвуковое сопло для населения инверсия.


Рисунок 6. Схема газового лазера

На рисунке 7 показана схема лазера на красителе. Лазеры на красителях используют активный материал в жидкой суспензии. Ячейка красителя содержит лазерная среда. Многие красители или жидкие суспензии токсичны.


Рис. 7. Общая схема лазера на красителях

Лазеры на свободных электронах, такие как на рисунке 8, могут генерируют длины волн от микроволнового до рентгеновского диапазона.Oни работать, имея электронный луч в проходе оптического резонатора через магнитное поле вигглера. Изменение направления оказало магнитным полем на электронах заставляет их излучать фотоны.


Рис. 8. Схема лазера на свободных электронах

Геометрия лазерного луча отображает поперечный электромагнитный (ТЕМ) волновые картины поперек луча похожи на микроволны в волне руководство. На рисунке 9 показаны некоторые распространенные моды ПЭМ в разрезе лазерный луч.


Рис.9 Общие режимы луча ТЕМ-лазера

Можно рассматривать лазер, работающий в режиме как два лазера, работающих бок о бок. Идеальный режим для большинства лазерные приложения - это режим, и этот режим обычно предполагается, что легко выполнить анализ опасности лазерного излучения. Свет от обычного источника света чрезвычайно широкополосный (содержащий длины волн в электромагнитном спектре). Если нужно было установить фильтр, который позволял бы только очень узкий полоса длин волн перед белым или широкополосным светом источника, только один светлый цвет будет виден на выходе из фильтр.Свет от лазера похож на свет, видимый из фильтр. Однако вместо узкой полосы длин волн нет из которых доминирует, как и в случае с фильтром, есть гораздо более узкая ширина линии около излучаемой доминирующей центральной частоты от лазера. Цвет или длина волны излучаемого света зависит от типа используемого материала для генерации. Например, если используется кристалл неодима: иттриевого алюминиевого граната (Nd: YAG) в качестве материала для генерации будет использоваться свет с длиной волны 1064 нм. быть испущенным.В таблице 1 показаны различные типы материалов. в настоящее время используется для генерации и длин волн, излучаемых этот тип лазера. Обратите внимание, что некоторые материалы и газы способен излучать более одной длины волны. Длина волны излучаемый свет в этом случае зависит от оптического конфигурация лазера.

Таблица 1. Общие лазеры и их Длины волн

ЛАЗЕРНЫЙ ТИП

ДЛИНА ВОЛНЫ (Нм)

Фторид аргона

193

Хлорид ксенона

308 и 459

Фторид ксенона

353 и 459

Гелий Кадмий

325–442

Родамин 6G

450–650

Пар меди

511 и 578

Аргон

457 - 528 (514.5 и 488 наиболее часто используемые)

Частота удвоена Nd: YAG

532

Гелий Неон

543, 594, 612 и 632,8

Криптон

337,5 - 799,3 (647,1 - 676,4 наиболее часто используемые)

Рубин

694.3

Лазерные диоды

630–950

Ti: Сапфир

690–960

Александрит

720–780

Nd: YAG

1064

Фтористый водород

2600–3000

Эрбий: стекло

1540

Окись углерода

5000–6000

Двуокись углерода

10600

Свет от обычного источника света расходится или распространяется быстро, как показано на рисунке 10.Интенсивность может быть большой у источника, но она быстро уменьшается по мере удаления наблюдателя из источника.


Рис. 10. Расхождение обычных источников света

Напротив, выход лазера, показанный на рисунке 11, имеет очень малая расходимость и может поддерживать высокую интенсивность луча более длинные дистанции. Таким образом, относительно маломощные лазеры могут проецировать больше энергии на одной длине волны в узком луче чем можно получить от гораздо более мощного обычного света источники.


Рис. 11. Расходимость лазерного источника

Например, лазер, дающий импульс 100 мДж в 20 нс имеет пиковую мощность 5 миллионов ватт. Лазер CW будет обычно имеют световую энергию, выраженную в ваттах, и импульсный мощность лазера обычно выражается в джоулях. поскольку энергия не может быть создана или уничтожена, количество энергии имеющихся в вакууме на выходе лазера будет таким же количество энергии, содержащейся в луче в какой-то момент вниз по диапазону (с некоторыми потерями в атмосфере).Рисунок 12 иллюстрирует типичный лазерный луч. Количество доступной энергии в зоне отбора проб будет значительно меньше, чем количество энергии, доступной в луче. Например, 100 мВт выходная мощность лазера может иметь 40 мВт в пределах 1 площадь образца. Энергия излучения в этом примере составляет 40 мВт /.


Рис. 12. Иллюстрация освещенности


ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ

Материалы могут отражать, ab

.

Принципы действия лазера

Основные принципы создания лазеров

Мы уже обсуждали свойства лазеров в предыдущем разделе. В этом разделе мы намерены описать основные принципы создания лазера. Чтобы понять основы работы лазера, мы должны рассмотреть такие важные термины, как поглощение и потери, вынужденное излучение, спонтанное излучение, обратная связь и т. Д.

Поглощение, спонтанное излучение и вынужденное излучение

Как мы все знаем, атомы и молекулы могут существовать только в определенных энергетических состояниях.Состояние с наименьшей энергией называется основным состоянием; все остальные состояния имеют больше энергии, чем основное состояние, и называются возбужденными состояниями. Каждое возбужденное состояние, которых много, имеет фиксированное количество энергии сверх основного состояния. В обычных условиях почти все атомы и молекулы находятся в своих основных состояниях. Для двухуровневой атомной системы возможны три типа процессов. В первом случае приходящий фотон переводит атомную систему из состояния с более низкой энергией в состояние с более высокой энергией.Это называется абсорбцией или иногда стимулированной абсорбцией . Это называется вынужденным поглощением, потому что атомы поглощают падающую энергию только на определенных частотах. Вынужденное поглощение происходит, когда фотон ударяет по атому с точно такой энергией, чтобы вызвать электронный переход между двумя энергетическими состояниями. В случае, если широкополосный свет падает на данную двухуровневую атомную систему, мы можем наблюдать, что полный спектр не поглощается, а только определенные дискретные линии поглощаются в зависимости от разницы в их энергетических уровнях.Этот процесс уменьшает население нижнего уровня и в процессе увеличивает население верхнего уровня. Население или количество атомов в состояниях E 1 и E 2 в любой момент времени будет N 1 и N 2 соответственно. Когда излучение проходит через материал, оно поглощается в соответствии с:

(1) I x = I 0 e- αx

Где I x - яркость после прохождения расстояния x через материал с коэффициентом поглощения как a, а I 0 - начальная интенсивность света. Поглощение зависит от разности населенностей между N 1 и N 2 и показателя преломления среды.

Скорость стимулированного всасывания, R 12 (абс), от уровня 1 до 2 определяется как:

(2) R 12 (абс.) = B 12 N 1 ρ

Где B 12 - коэффициент Эйнштейна для стимулированного поглощения и имеет единицы измерения: см 3 / с 2 Дж, N 1 - это населенность в основном состоянии, а ρ - плотность энергии на единицу частоты входящие фотоны.

После того, как атом или молекула будут созданы в возбужденном состоянии, существует вероятность, что они снова испустят излучение и вернутся в состояние с более низкой энергией. Это состояние с более низкой энергией может быть либо основным состоянием, либо все еще одним из возбужденных состояний, но с более низким уровнем энергии. При этом испускается фотон. В этом процессе излучения, когда атомы самопроизвольно переходят в состояние с более низкой энергией посредством излучения фотона, называется спонтанным излучением или флуоресценцией.Этот процесс излучения является случайным, и излучаемый свет распространяется во всех направлениях, а волновые свойства света случайным образом расходятся друг с другом и, следовательно, некогерентны.

Скорость спонтанного излучения, R 21 (spon) , от уровня 2 до 1 определяется как:

(3) R 21 (спон) = A 21 N 2

Где A 21 - коэффициент спонтанного излучения и имеет единицу s -1 , N 2 - количество атомов на уровне 2.

Можно заметить, что этот спонтанный распад верхнего уровня происходит в отсутствие электромагнитного поля и скорость пропорциональна населенности этого уровня и, таким образом, не зависит от интенсивности источника возбуждения. Это чисто статистическое явление, связанное со временем и пространством и зависящее от времени жизни возбужденного состояния. Если время жизни перехода очень велико, это считается запрещенным переходом.

Возбужденные атомы могут терять свою энергию не только из-за спонтанного излучения, но также из-за индуцированного или стимулированного излучения, поэтому выходное излучение системы состоит из спонтанного и вынужденного излучения.Вероятность стимулированного излучения пропорциональна интенсивности плотности энергии внешнего излучения, и индуцированное излучение имеет твердую фазовую связь с ним, в отличие от спонтанного излучения. Поскольку спонтанные фотоны не имеют фазовых отношений друг с другом, выходной сигнал некогерентен. Но стимулированное излучение имеет ту же фазу, направление, спектральные и поляризационные свойства, что и стимулирующее поле, и оба они неотличимы во всех аспектах. Следовательно, выходной сигнал лазера когерентный.Фактически, именно это вынужденное излучение при определенных условиях, как объяснялось в предыдущем разделе, выходит из лазерного устройства как лазер.

Скорость стимулированного излучения, 21 (стим), от уровня 2 до 1 определяется как:

(4) R 21 (стим) = B 21 N 2 ρ

где B 21 - коэффициент Эйнштейна для стимулированного излучения и имеет размеры, как m 3 / с 2 Дж, N 2 - населенность в возбужденном состоянии, а ρ - плотность энергии на единицу частоты запускающие фотоны.

Рассматривая идеальный материал только с двумя невырожденными энергетическими уровнями, где происходит поглощение, спонтанное излучение и вынужденное излучение, можно прийти к следующему выводу.

Поглощение = спонтанное излучение + стимулированное излучение

(5) то есть B 12 N 1 r (n) = A 21 N 2 + B 21 N 2 r

Эта ситуация показана на рисунке.

Рис. 1: Спонтанные и моделируемые процессы в двухуровневой системе

В каждом конкретном случае при нормальных обстоятельствах могут возникать как стимулированные, так и спонтанные выбросы, но вероятность стимулированного излучения довольно мала. Это отношение спонтанного излучения к вынужденному можно определить с помощью одного из следующих уравнений:

(6) (7)

, где ρ - плотность энергии излучения, равная Nhn , N - количество фотонов с частотой n на единицу объема и k - постоянная Больцмана.Рассматривая случай обычной лампы, имеющей температуру нити накала около 5000 К и излучающую излучение в диапазоне длин волн 0,6 микрона, соответствующем частоте 5 x 10 14 Гц, , вероятность стимулированного излучения составляет примерно одну сотую вероятности спонтанного излучения. эмиссия. При более низких температурах это было бы даже на порядки меньше.

Отношение вероятности спонтанного излучения к индуцированному свету зависит непосредственно от частоты излучения или обратно пропорционально длине волны. Таким образом, в микроволновом диапазоне вынужденное излучение более вероятно, чем спонтанное, отсюда и раннее создание мазера. В оптической области спонтанное излучение более вероятно, чем вынужденное излучение, и это ухудшается по мере того, как мы переходим в УФ и рентгеновские области спектра.

При тепловом равновесии населенность N 2 и N 1 уровней E 2 и E 1 соответственно определяется тем, что скорость восходящих переходов должна быть равна скорости нисходящих переходов.

Плотность заселенности атомов N 1 и N 2 на основном уровне E 1 и возбужденном состоянии E 2 можно оценить с использованием соотношения Больцмана следующим образом:

(8)

Поскольку, (E 2 - E 1 ) / kT всегда положительно, независимо от значения температуры T, N 2 должно быть меньше, чем N 1 , если система остается в тепловом равновесии. Максимум населенность возбужденного состояния N 2 (t) достигает стационарного состояния при t → ∞, и наибольшая доля атомов, которые могут существовать в возбужденном состоянии N 2 / N всего

Вышеприведенное обсуждение означает, что в двухуровневой системе количество атомов в возбужденном состоянии никогда не может превышать количество в основном состоянии и, следовательно, никогда не может работать как лазер.Если система должна действовать как лазер, падающий фотон должен иметь более высокую вероятность вызвать вынужденное излучение, чем его поглощение, то есть скорость вынужденного излучения должна превышать скорость поглощения. Другими словами, действие лазера возможно только при N 2 > N 1 . Это неравновесное состояние известно как инверсия населенностей.

Прежде чем мы обсудим методы инверсии населенностей и лазерного воздействия, это еще несколько важных моментов, связанных с поглощением, спонтанным излучением и стимулированным излучением:

  • В случае спонтанного излучения фотона вероятность его излучения обратно пропорциональна средней продолжительности времени, в течение которого атом может находиться на верхнем уровне перехода, прежде чем он релаксирует.Это время известно как СПОНТАННАЯ ЖИЗНЬ. Обычно спонтанное время жизни составляет порядка 10 -8 -10 -9 сек. Чем короче спонтанное время жизни, тем больше вероятность возникновения спонтанного излучения.
  • В некоторых материалах есть уровни энергии, спонтанное время жизни которых составляет от микросекунд до нескольких миллисекунд. Эти уровни известны как метастабильные уровни. Вероятность переходов с участием метастабильных уровней относительно невысока.
  • По мере уменьшения вероятности спонтанного излучения условия, благоприятствующие стимулированному излучению, улучшаются. Если атом переводится в метастабильное состояние, он может оставаться там достаточно долго, чтобы прибыл фотон правильной частоты. Такая ситуация способствует стимулированному излучению за счет спонтанного излучения.
  • В случае стимулированного излучения, атомы на верхнем энергетическом уровне могут запускаться или стимулироваться в фазе входящим фотоном с определенной энергией.Падающий фотон должен иметь энергию, соответствующую разнице энергий между верхним и нижним состояниями. Испускаемые фотоны имеют ту же энергию, что и падающий фотон. Эти фотоны находятся в фазе с запускающим фотоном и также движутся в его направлении.
  • Для стимулированных процессов, таких как стимулированное поглощение или стимулированное излучение, требуются входящие фотоны правильной частоты, тогда как спонтанное излучение может происходить и в отсутствие входящего фотона.
  • Спонтанное излучение полностью изотропно.С другой стороны, стимулированные процессы имеют встроенное предпочтение излучению в направлении падающего потока фотонов.

Инверсия населенности и работа лазера

Как обсуждалось выше, всякий раз, когда свет падает на материал, возникает конкуренция между процессами поглощения, спонтанного излучения и стимулированного излучения. В нормальных условиях равновесия населенность различных уровней определяется соотношением Больцмана, и, таким образом, N 2 всегда будет меньше, чем N 1 .Кроме того, вынужденное излучение фотонов намного меньше, чем спонтанное излучение и поглощение фотонов. Чтобы система работала как лазер, необходимо, чтобы вынужденное излучение превышало поглощение фотонов; это приводит нас к следующим двум условиям:

  1. N 2 > N 1 : т.е. инверсия населения
  2. Согласно уравнению (6) или (7) значение ρ (плотность энергии излучения, равная Nhn) должно быть как можно большим.

Первое условие не может быть достигнуто в условиях теплового равновесия. Это означает, что для создания инверсии населенностей необходимо искать нетепловую систему равновесия и, следовательно, необходимость в специальных лазерных материалах.

Второе условие, которое требует более высокого значения r, требует использования дополнительного источника большого количества энергии с правильной длиной волны для возбуждения желаемого перехода. Этот процесс известен как перекачка. Различные методы включают оптические, электрические, химические, газодинамические и т. Д.

Инверсия населенности является основным условием, но сама по себе недостаточна для создания лазера. Поскольку помимо спонтанного излучения существуют определенные потери излучаемых фотонов внутри самого материала, необходимо подумать о геометрии, которая может преодолеть эти потери, и получить общий выигрыш. Для этого требуется оптический резонатор или резонатор.

Принцип работы лазера такой. Предположим, мы можем произвести большое количество атомов в возбужденных состояниях.Если один из атомов испускается спонтанно, то испускаемый фотон будет стимулировать испускание других атомов. Эти испускаемые фотоны, в свою очередь, будут стимулировать дальнейшее излучение. Результатом был бы мощный всплеск когерентного излучения.

Эти вопросы обсуждались ниже:

Рис. 2: Базовая лазерная система

Типичная лазерная система показана на рисунке 2 выше. Он состоит из трех основных частей.

  • Активная среда с подходящим набором уровней энергии для поддержки лазерного воздействия.
  • Источник энергии накачки для установления инверсной населенности.
  • Оптический резонатор или резонатор для введения оптической обратной связи и, таким образом, поддержания коэффициента усиления системы, преодолевая все потери.

Краткое описание каждого из вышеперечисленных компонентов и их основные функции приведены ниже.

  1. Активная лазерная среда или среда усиления: Лазерная среда является сердцем лазерной системы и отвечает за получение усиления и последующую генерацию лазера.Это может быть кристалл, твердое тело, жидкость, полупроводник или газ, и его можно перекачивать в более высокое энергетическое состояние. Материал должен быть контролируемой чистоты, размера и формы и иметь подходящие уровни энергии для поддержки инверсии населенностей. Другими словами, он должен иметь метастабильное состояние, чтобы поддерживать стимулированное излучение. Большинство лазеров основаны на трех- или четырехуровневых системах уровней энергии, в зависимости от среды, в которой используется лазер. Эти системы показаны на фиг. 3a и 3b. В случае трехуровневого лазера материал накачивается с уровня 1 на уровень 3, который быстро спадает до уровня 2 за счет спонтанного излучения.Уровень 2 является метастабильным и способствует стимулированному излучению с уровня 2 на уровень 1.

    Рис. 3 (а)

    С другой стороны, в четырехуровневом лазере материал накачивается до уровня 4, который является быстро распадающимся уровнем, и атомы быстро распадаются до уровня 3, который является метастабильным уровнем. Вынужденное излучение происходит с уровня 3 на уровень 2, откуда атомы распадаются обратно на уровень 1. Четырехуровневые лазеры являются усовершенствованием системы, основанной на трехуровневых системах.В этом случае лазерный переход происходит между третьим и вторым возбужденными состояниями. Поскольку нижний лазерный уровень 2 является быстро затухающим уровнем, он обеспечивает быстрое опустошение и, таким образом, всегда поддерживает условие инверсии населенности.

    Рис. 3 (б)

  2. Механизм возбуждения или накачки: Поглощение энергии атомами, электронами, ионами или молекулами, в зависимости от случая, активной среды является основным условием генерации лазера.Чтобы возбудить эти элементы до более высоких уровней энергии, необходим механизм возбуждения или накачки. Хорошо известно, что в состоянии равновесия, согласно условиям Больцмана, более высокие энергетические уровни гораздо менее заселены, чем более низкие энергетические уровни. Одно из требований лазерного воздействия - инверсия населенностей соответствующих уровней. т.е. иметь большее население на верхних уровнях, чем на нижних. В противном случае поглощение будет преобладать за счет стимулированного излучения. Доступны различные типы механизмов возбуждения или накачки, наиболее часто используемые из них - это оптические, электрические, термические или химические методы, что зависит от типа используемой усиливающей среды лазера.Например, в твердотельных лазерах обычно используется оптическая накачка от высокоэнергетических ксеноновых ламп-вспышек (например, рубиновых, Nd: YAG) или от второго лазера накачки или массива лазерных диодов (например, зеленые лазеры с удвоенной частотой DPSS). В газовых лазерах используется электрический разряд переменного или постоянного тока через газовую среду или внешнее высокочастотное возбуждение, бомбардировку электронным пучком или химическую реакцию. Электрический разряд постоянного тока наиболее распространен для «малых» газовых лазеров (например, гелий-неоновых, ионных аргоновых и т. Д.). Постоянный ток чаще всего накачивает ток полупроводниковых лазеров.Жидкие лазеры (лазеры на красителях) обычно имеют оптическую накачку.
  3. Оптический резонатор: Оптический резонатор играет очень важную роль в генерации выходного сигнала лазера, обеспечивая высокую направленность лазерного луча, а также обеспечивая усиление в активной среде для преодоления потерь из-за рассеивания фотонов от лазерной среды, дифракционные потери из-за определенных размеров зеркал, радиационные потери внутри активной среды из-за поглощения и рассеяния и т. д.Чтобы поддерживать лазерное воздействие, необходимо ограничить лазерную среду и механизм накачки особым образом, который должен способствовать стимулированному излучению, а не спонтанному излучению. На практике фотоны должны быть ограничены в системе, чтобы количество фотонов, создаваемых вынужденным излучением, превышало все другие механизмы. Это достигается путем ограничения лазерной среды между двумя зеркалами, как показано на рисунке 2. На одном конце активной среды находится зеркало с высоким коэффициентом отражения (100% -ное отражение) или заднее зеркало, а на другом конце - частично отражающее или пропускающее зеркало. или выходной соединитель.Лазер исходит из выходного соединителя, так как он частично пропускающий. Стимулированные фотоны могут отражаться назад и вперед вдоль полости, создавая более стимулированное излучение по мере продвижения. При этом теряются фотоны с неправильной частотой или не движущиеся вдоль оптической оси.

Лазерное действие

Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом вызывает поглощение и спонтанное излучение. Поглощение и спонтанное излучение - естественные процессы.Для генерации лазера необходимо стимулированное излучение. Стимулированное излучение должно быть индуцировано или стимулировано и генерируется в особых условиях, как указано Эйнштейном в его знаменитой статье 1917 г., т.е. «когда существует инверсия заселенностей между верхним и нижним уровнями атомных систем, можно реализовать усиленное стимулированное излучение и вынужденное излучение имеет ту же частоту и фазу, что и падающее излучение ". Эйнштейн комбинировал планку? закон со статистикой Больцмана при формулировке концепции вынужденного излучения.В электронных, атомных, молекулярных или ионных системах верхние энергетические уровни менее заселены, чем нижние энергетические уровни в условиях равновесия. Механизм накачки возбуждает, скажем, атомы на более высокий энергетический уровень за счет поглощения (рис. 3а и 3б).

Атом остается на более высоком уровне в течение некоторого времени и спонтанно распадается на более низкий стабильный основной уровень, испуская фотон, длина волны которого определяется разницей между верхним и нижним уровнями энергии. Это называется естественным или спонтанным излучением, а фотон - спонтанным фотоном.Спонтанное излучение или флуоресценция не имеет предпочтительного направления, а испускаемые фотоны не имеют фазовых соотношений друг с другом, что приводит к некогерентному световому выходу (рис.4). Но не обязательно, чтобы атом всегда переводился в основное состояние. Он может перейти в промежуточное состояние, называемое метастабильным состоянием с менее радиационным переходом, где он остается в течение гораздо более длительного периода, чем верхний уровень, и опускается на нижний уровень или в основное состояние. Поскольку период пребывания атомов в метастабильном состоянии велик, можно иметь гораздо большее количество атомов на метастабильном уровне по сравнению с нижним уровнем, так что заселенность метастабильного состояния и нижнего или основного состояния меняется на противоположное.т.е. на верхнем метастабильном уровне больше атомов, чем на нижнем. Это состояние называется инверсией населенности. Как только это будет достигнуто, лазерное воздействие инициируется следующим образом. Атом в метастабильном состоянии переходит в основное состояние, излучающее фотон. Этот фотон может стимулировать атом в метастабильном состоянии высвободить свой фотон в фазе с ним. Освободившийся фотон называется стимулированным фотоном. Он движется в том же направлении, что и инициирующий фотон, имеет ту же длину волны и поляризацию и находится в фазе с ним, что обеспечивает усиление.Поскольку существует большое количество инициирующих фотонов, он формирует поле инициирующего электромагнитного излучения. Создается лавина стимулированных фотонов, поскольку фотоны, движущиеся по всей длине активной среды, стимулируют ряд возбужденных атомов в метастабильном состоянии для высвобождения своих фотонов. Это называется стимулированным излучением. Эти фотоны полностью отражаются задним отражателем (100% -ное отражение), и количество и, следовательно, интенсивность стимулированных фотонов увеличивается по мере их прохождения через активную среду, тем самым увеличивая интенсивность поля излучения стимулированного излучения.На выходном ответвителе часть этих фотонов отражается, а остальная часть передается в виде выходного сигнала лазера. Это действие повторяется, и отраженные фотоны, ударяясь о заднее зеркало, достигают выходного ответвителя на обратном пути. Интенсивность лазерного излучения увеличивается по мере продолжения накачки. Когда входная энергия накачки уменьшается, доступные инициирующие и впоследствии стимулированные фотоны значительно уменьшаются, и коэффициент усиления системы не может преодолеть потери, поэтому выход лазера прекращается.Поскольку процесс стимуляции был запущен инициирующими фотонами, излучаемые фотоны могут когерентно объединяться, поскольку все они находятся в фазе друг с другом, в отличие от случая спонтанного излучения и излучения когерентного лазерного света (рис. 5). Хотя действие лазера будет продолжаться до тех пор, пока энергия поступает в активную среду, можно сказать, что импульсный лазер получается, если инверсия населенностей доступна в переходном режиме, и лазер непрерывного действия (CW) возможен, если инверсия населенностей поддерживается на постоянной основе.Если входная энергия задается, скажем, лампой-вспышкой, выходной сигнал будет импульсным, а лазер называется импульсным лазером. Если можно достичь равновесия между числом испускаемых фотонов и числом атомов на метастабильном уровне с помощью накачки дуговой лампой непрерывного действия вместо лампы-вспышки, то можно получить непрерывный лазерный выход, который называется лазером непрерывного действия. .


Мы можем сделать вывод, что лазерному воздействию предшествуют три процесса, а именно: поглощение, спонтанное излучение и стимулированное излучение - поглощение энергии для заселения верхних уровней, спонтанное излучение для получения начальных фотонов для стимуляции и, наконец, вынужденное излучение для генерации когерентных выход или лазер.

Этот веб-сайт не предназначен для предоставления полных уравнений скорости, связанных с генерацией лазера; только основные черты того же самого были приведены выше.

Список литературы

  • W. K. Koechner, Solid State Laser Engineering, Spriger-Verlag, London
  • Принцип работы лазеров
  • Основы работы с лазером
  • Sam's laser FAQ
  • Википедия
.Военные лазерные дальномеры

| Safran Vectronix

Дальномер и наблюдение в любых условиях

Наряду с интуитивно понятным управлением, которое делает все данные измерений - расстояние, местоположение цели и наблюдение - быстро доступными даже в стрессовых ситуациях, надежность и доступность важны для безопасности вооруженных сил. Лазерные дальномеры Safran Vectronix зарекомендовали себя в тысячах миссий по всему миру. В постоянном льду, влажных джунглях и в пылающей жаре, посреди грязи, пыли и песка они надежно выполняют свой долг.Они выполняют наше обещание: максимальная производительность и надежность при минимальных операциях. Благодаря сотрудничеству с нашими клиентами и их отзывам, мы можем постоянно делать наши продукты легче, прочнее и устойчивее. Поэтому неудивительно, что все больше и больше вооруженных сил делают их частью своего стандартного вооружения.

Для безопасных миссий по всему миру

Наряду со стратегическим планированием, опытными войсками и превосходными технологиями, за каждой военной миссией стоит специальная команда, которая все защищает.Safran Vectronix также предлагает соответствующую сервисную поддержку для нашего портфеля сложных оптических устройств. Неслучайно мы являемся лидером мирового рынка в области наблюдения и определения местоположения как для военных, так и для гражданских задач. Safran Vectronix сочетает инновационные решения с первоклассным качеством продукции, а также индивидуальное обслуживание и интегрированную логистическую поддержку (ILS) - на протяжении всего срока службы наших продуктов. Все это служит повышению безопасности военных и гражданских миссий по всему миру.

.

Смотрите также