Лазерлік қашықтық өлшегіштер спорт пен құрылыстан бастап әскери және ғылыми зерттеулерге дейінгі салаларда таптырмас құралға айналды. Бұл құрылғылар лазерлік импульстарды шығару және олардың шағылысуларын талдау арқылы қашықтықты ерекше дәлдікпен өлшейді. Олардың қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін олардың негізгі компоненттерін бөліп алу маңызды. Бұл мақалада біз лазерлік қашықтық өлшегіштің негізгі бөліктерін және олардың дәл өлшеулерді жүргізудегі рөлін қарастырамыз.
1. Лазерлік диод (эмиттер)
Әрбір лазерлік қашықтық өлшегіштің негізінде өлшеу үшін қолданылатын когерентті жарық сәулесін генерациялайтын лазерлік диод жатыр. Әдетте жақын инфрақызыл спектрде (мысалы, 905 нм немесе 1550 нм толқын ұзындықтарында) жұмыс істейтін диод қысқа, фокусталған жарық импульстарын шығарады. Толқын ұзындығын таңдау қауіпсіздікті (адам көзін қорғау үшін) және әртүрлі қоршаған орта жағдайларындағы өнімділікті теңестіреді. Жоғары сапалы диодтар ұзақ қашықтықтағы дәлдік үшін маңызды болып табылатын тұрақты сәуле қарқындылығын қамтамасыз етеді.
2. Оптикалық линза жүйесі
Оптикалық линза жүйесі екі негізгі функцияны орындайды:
- Коллимация: Шығарылған лазер сәулесі қашықтықтағы дисперсияны азайту үшін тарылып, параллель сәулеге тураланады.
- Фокустау: Қайта оралған шағылысқан жарық үшін линзалар шашыраңқы фотондарды детекторға шоғырландырады.
Жетілдірілген қашықтық өлшегіштер әртүрлі нысана өлшемдеріне немесе қашықтықтарына бейімделу үшін реттелетін линзаларды немесе масштабтау мүмкіндіктерін қамтуы мүмкін.
3. Фотодетектор (қабылдағыш)
Фотодетектор — көбінесе көшкін фотодиоды (APD) немесе PIN диоды — шағылысқан лазер импульстарын түсіреді. APD жоғары сезімталдығы мен әлсіз сигналдарды күшейту қабілетіне байланысты ұзақ қашықтықтағы қолданбалар үшін қолайлы. Қоршаған орта жарығын (мысалы, күн сәулесін) сүзу үшін қабылдағышқа оптикалық жолақты өткізгіш сүзгілер біріктірілген, бұл тек лазердің нақты толқын ұзындығының анықталуын қамтамасыз етеді.
4. Ұшу уақыты (ToF) схемасы
Ұшу уақытының тізбегі қашықтықты есептеудің негізі болып табылады. Ол шығарылған импульс пен анықталған шағылысу арасындағы уақыт кідірісін өлшейді. Жарық белгілі жылдамдықпен (~3×10⁸ м/с) таралатындықтан, қашықтық келесі формула бойынша есептеледі:
Ультра жоғары жылдамдықты таймерлер (пиксекундтармен ажыратымдылығы бар) миллиметрлік дәлдік үшін, әсіресе қысқа қашықтықтағы қолданбаларда өте маңызды.
5. Сигналды өңдеу блогы
Фотодетектордан алынған шикі деректер микроконтроллер немесе сандық сигнал процессоры (ЦСП) арқылы өңделеді. Бұл құрылғы шуды сүзеді, қоршаған орта факторларын өтейді (мысалы, атмосфералық әлсіреу) және уақыт өлшемдерін қашықтық көрсеткіштеріне түрлендіреді. Жетілдірілген алгоритмдер сонымен қатар бірнеше жаңғырықтарды өңдей алады (мысалы, ағаш діңін нысанаға алған кезде жапырақтарды елемеу).
6. Дисплей және пайдаланушы интерфейсі
Көптеген қашықтық өлшегіштер өлшемдерді көрсету үшін LCD немесе OLED дисплейімен жабдықталған, көбінесе көлбеуді реттеу, үздіксіз сканерлеу немесе деректерді тіркеу үшін Bluetooth қосылымы сияқты режимдермен толықтырылған. Пайдаланушы енгізулері — түймелер, сенсорлық экрандар немесе айналмалы тергіштер — гольф ойнау, аң аулау немесе геодезиялық жұмыс сияқты нақты пайдалану жағдайларына бейімдеуге мүмкіндік береді.
7. Қуат көзі
Құрылғыны ықшам қайта зарядталатын батарея (мысалы, литий-ионды) немесе бір рет қолданылатын элементтер қуаттандырады. Энергия тиімділігі, әсіресе ашық ауада қолданылатын қолмен ұсталатын модельдер үшін өте маңызды. Кейбір қашықтық өлшегіштер белсенді емес кезде батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін қуатты үнемдеу режимдерін қамтиды.
8. Корпус және монтаждау жүйелері
Корпус беріктік пен эргономика үшін жасалған, көбінесе су өткізбейтін немесе соққыға төзімді материалдардан жасалған (IP рейтингі). Басқа жабдықтармен (мысалы, камералар, мылтықтар немесе дрондар) интеграциялау үшін штатив ұялары немесе Picatinny рельстері сияқты бекіту опциялары қосылуы мүмкін.
Мұның бәрі қалай бірге жұмыс істейді
1. Лазер диоды нысанаға қарай импульс шығарады.
2. Оптикалық жүйе сәулені бағыттайды және шағылысуларды жинайды.
3. Фотодетектор қоршаған шуылдан сүзілген қайтару сигналын 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 компоненті дәлдік пен сенімділікті қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Сіз гольф ойыншысы болсаңыз да, жер бедерін картаға түсіретін инженер болсаңыз да, бұл элементтерді түсіну сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес келетін дұрыс құралды таңдауға көмектеседі.
Жарияланған уақыты: 18 наурыз 2025 ж.