Лазерлік қашықтық өлшегіштер спорт пен құрылыстан бастап әскери және ғылыми зерттеулерге дейінгі салаларда таптырмас құрал болды. Бұл құрылғылар лазерлік импульстарды шығару және олардың шағылыстарын талдау арқылы қашықтықты керемет дәлдікпен өлшейді. Олардың қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін олардың негізгі құрамдастарын бөлшектеу қажет. Бұл мақалада біз лазерлік қашықтық өлшегіштің негізгі бөліктерін және олардың дәл өлшемдерді жеткізудегі рөлін зерттейміз.
1. Лазерлік диод (эмиттер)
Әрбір лазерлік диапазон өлшегіштің негізінде өлшеу үшін қолданылатын когерентті жарық сәулесін тудыратын лазерлік диод жатыр. Әдетте жақын инфрақызыл спектрде жұмыс істейтін (мысалы, 905 нм немесе 1550 нм толқын ұзындығы) диод қысқа, бағытталған жарық импульстарын шығарады. Толқын ұзындығын таңдау қауіпсіздік (адамның көзін қорғау үшін) мен әртүрлі қоршаған орта жағдайларындағы өнімділікті теңестіреді. Жоғары сапалы диодтар сәуленің тұрақты қарқындылығын қамтамасыз етеді, ұзақ қашықтыққа дәлдік үшін маңызды.
2. Оптикалық линзалар жүйесі
Оптикалық линзалар жүйесі екі негізгі функцияны орындайды:
- Коллимация: шығарылатын лазер сәулесі қашықтыққа дисперсияны азайту үшін тарылып, параллель сәулеге теңестіріледі.
- Фокустау: кері шағылған жарық үшін линзалар шашыраған фотондарды детекторға шоғырландырады.
Жетілдірілген қашықтық өлшегіштер әртүрлі мақсатты өлшемдерге немесе қашықтықтарға бейімделу үшін реттелетін линзаларды немесе масштабтау мүмкіндіктерін қамтуы мүмкін.
3. Фотодетектор (қабылдағыш)
Фотодетектор — көбінесе көшкін фотодиоды (APD) немесе PIN диоды — шағылған лазерлік импульстарды түсіреді. APD жоғары сезімталдық пен әлсіз сигналдарды күшейту қабілетіне байланысты ұзақ қашықтықтағы қолданбалар үшін қолайлы. Қоршаған ортадағы жарықты (мысалы, күн сәулесін) сүзу үшін оптикалық жолақты сүзгілер қабылдағышқа біріктіріліп, лазердің нақты толқын ұзындығын ғана анықтауды қамтамасыз етеді.
4. Ұшу уақыты (ToF) схемасы
Ұшу уақытының схемасы қашықтықты есептеудің артындағы ми болып табылады. Ол шығарылған импульс пен анықталған шағылысу арасындағы уақыт кідірісін өлшейді. Жарық белгілі жылдамдықпен (~3×10⁸ м/с) таралатындықтан, қашықтық мына формула бойынша есептеледі:
Ультра жоғары жылдамдықты таймерлер (пикосекундтардағы ажыратымдылықтары бар) миллиметрлік деңгейдегі дәлдік үшін өте маңызды, әсіресе қысқа қашықтықтағы қолданбаларда.
5. Сигналдарды өңдеу блогы
Фотодетектордан алынған бастапқы деректер микроконтроллер немесе цифрлық сигнал процессоры (DSP) арқылы өңделеді. Бұл құрылғы шуды сүзеді, қоршаған орта факторларының орнын толтырады (мысалы, атмосфералық әлсіреу) және уақыт өлшемдерін қашықтық көрсеткіштеріне түрлендіреді. Жетілдірілген алгоритмдер бірнеше жаңғырықпен де жұмыс істей алады (мысалы, ағаш діңін нысанаға алған кезде жапырақтарды елемеу).
6. Дисплей және пайдаланушы интерфейсі
Көптеген диапазон өлшегіштерде өлшемдерді көрсету үшін жиі көлбеу реттеу, үздіксіз сканерлеу немесе деректерді тіркеу үшін Bluetooth қосылымы сияқты режимдермен толықтырылған СКД немесе OLED дисплейі бар. Пайдаланушы кірістері — түймелер, сенсорлық экрандар немесе айналмалы дискілер — гольф ойнау, аң аулау немесе геодезиялық бақылау сияқты нақты пайдалану жағдайларын теңшеуге мүмкіндік береді.
7. Қуат көзі
Шағын қайта зарядталатын батарея (мысалы, Li-ion) немесе бір рет қолданылатын ұяшықтар құрылғыны қуаттайды. Энергия тиімділігі өте маңызды, әсіресе сыртқы қондырғыларда қолданылатын қол үлгілері үшін. Кейбір қашықтық өлшегіштер әрекетсіздік кезінде батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін қуатты үнемдеу режимдерін біріктіреді.
8. Корпус және монтаждау жүйелері
Корпус ұзақ мерзімділік пен эргономикаға арналған, көбінесе суға төзімді немесе соққыға төзімді материалдардан тұрады (IP рейтингтері). Басқа жабдықпен (мысалы, камералар, мылтықтар немесе дрондар) біріктіру үшін штатив розеткалары немесе Пикатинни рельстері сияқты орнату опциялары қосылуы мүмкін.
Мұның бәрі бірге қалай жұмыс істейді
1. Лазерлік диод нысанаға қарай импульс шығарады.
2. Оптикалық жүйе сәулені бағыттайды және шағылысуларды жинайды.
3. Фотодетектор қоршаған шуылдан сүзілген кері сигналды түсіреді.
4. ToF схемасы өткен уақытты есептейді.
5. Процессор уақытты қашықтыққа түрлендіреді және нәтижені көрсетеді.
Қорытынды
Лазерлік диодтың дәлдігінен бастап өңдеу алгоритмдерінің күрделілігіне дейін лазерлік қашықтық өлшегіштің әрбір құрамдас бөлігі дәлдік пен сенімділікті қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Сіз гольф ойыншысы болсаңыз да, жерді картаға түсіретін инженер болсаңыз да, осы элементтерді түсіну қажеттіліктеріңізге сай құралды таңдауға көмектеседі.
Хабарлама уақыты: 18 наурыз 2025 ж