Lāzera diapazona meklētāji ir kļuvuši par neaizstājamiem instrumentiem laukos, sākot no sporta un celtniecības līdz militāriem un zinātniskiem pētījumiem. Šīs ierīces mēra attālumus ar ievērojamu precizitāti, izstarojot lāzera impulsus un analizējot to pārdomas. Lai novērtētu, kā viņi strādā, ir svarīgi sadalīt viņu galvenās sastāvdaļas. Šajā rakstā mēs izpētīsim lāzera diapazona meklētāja galvenās daļas un to lomu precīzu mērījumu veikšanā.
1. Lāzera diode (emitētāja)
Katra lāzera diapazona meklētāja centrā ir lāzera diode, kas ģenerē koherento gaismas staru, ko izmanto mērīšanai. Parasti darbojas gandrīz infrasarkanā spektrā (piemēram, 905 nm vai 1550 nm viļņu garumā), diode izstaro īsus, fokusētus gaismas impulsus. Viļņa garuma izvēle līdzsvaro drošību (lai aizsargātu cilvēku acis) un veiktspēju dažādos vides apstākļos. Augstas kvalitātes diodes nodrošina konsekventu staru intensitāti, kas ir kritiska tālsatiksmes precizitātei.
2. Optiskā objektīva sistēma
Optiskā objektīva sistēma kalpo divām primārajām funkcijām:
- Kolimācija: izstarotais lāzera stars ir sašaurināts un izlīdzināts paralēlā starā, lai samazinātu izkliedi pār attālumu.
- Fokusēšana: Atgriezeniskajai gaismai, kas atgriežas, objektīvi koncentrē izkliedētos fotonus uz detektora.
Papildu diapazona meklētāji var ietvert regulējamas lēcas vai tālummaiņas iespējas, lai pielāgotos dažādiem mērķa izmēriem vai attālumiem.
3. Fotodetektors (uztvērējs)
Fotodetektors - bieži vien lavīna fotodioode (APD) vai PIN diode - veido atstarotos lāzera impulsus. APDS priekšroka tiek dota tālsatiksmes lietojumprogrammām, pateicoties to augstajai jutīgumam un spējai pastiprināt vājos signālus. Lai filtrētu apkārtējās vides gaismu (piemēram, saules gaismu), uztvērējā tiek integrēti optiskās joslas caurlaides filtri, nodrošinot, ka tiek atklāts tikai lāzera specifiskais viļņa garums.
4. lidojuma laika (TOF) shēma
Lidojuma laika shēma ir smadzenes aiz attāluma aprēķina. Tas mēra laika kavēšanos starp izstaroto impulsu un atklāto refleksiju. Tā kā gaisma pārvietojas ar zināmu ātrumu (~ 3 × 10⁸ m/s), attālumu aprēķina, izmantojot formulu:
Ultra-augsta ātruma taimeri (ar izšķirtspēju pikosekundēs) ir izšķiroši nozīmīgi milimetru līmeņa precizitātei, īpaši maza darbības attālumā.
5. Signāla apstrādes vienība
Neapstrādātus datus no fotodetektora apstrādā ar mikrokontrolleru vai digitālā signāla procesoru (DSP). Šī vienība filtrē troksni, kompensē vides faktorus (piemēram, atmosfēras vājināšanās) un laika mērījumus pārveido attāluma rādījumos. Advanced algoritmi var rīkoties arī ar vairākām atbalsi (piemēram, ignorējot zaļumus, mērķējot uz koka stumbru).
6. Displeja un lietotāja saskarne
Lielākajai daļai diapazona pakalpojumu ir LCD vai OLED displejs, lai parādītu mērījumus, bieži papildināti ar tādiem režīmiem kā slīpuma pielāgošana, nepārtraukta skenēšana vai Bluetooth savienojums datu reģistrēšanai. Lietotāju ieejas - butonus, skārienekrānus vai rotācijas ciparnīcas -, kas ir pielāgošana īpašiem lietošanas gadījumiem, piemēram, golfa spēlēšanai, medībām vai apsekošanai.
7. Barošanas avots
Kompakta uzlādējama akumulatora (piemēram, Li-ion) vai vienreizējās lietošanas šūnas baro ierīci. Energoefektivitāte ir kritiska, jo īpaši āra iestatījumos izmantotajiem rokas modeļiem. Daži diapazona meklētāji ietver enerģijas taupīšanas režīmus, lai pagarinātu akumulatora darbības laiku bezdarbības laikā.
8. Mājokļu un montāžas sistēmas
Korpuss ir paredzēts izturībai un ergonomikai, bieži ar ūdensizturīgiem vai triecienizturīgiem materiāliem (IP vērtējumiem). Integrācijai ar citu aprīkojumu (piemēram, kamerām, šautenēm vai droniem) var iekļaut montāžas iespējas, piemēram, statīvu kontaktligzdas vai picatinny sliedes.
Kā tas viss darbojas kopā
1. Lāzera diode izstaro impulsu mērķa virzienā.
2. Optiskā sistēma vada staru un apkopo pārdomas.
3. Fotodetektors uztver atgriešanās signālu, filtrēts no apkārtējā trokšņa.
4. TOF shēma aprēķina pagāto laiku.
5. Procesors pārvērš laiku attālumam un parāda rezultātu.
Secinājums
Sākot no tā lāzera diodes precizitātes līdz tā apstrādes algoritmu izsmalcinātībai, katram lāzera diapazona meklētāja komponentam ir būtiska loma precizitātes un uzticamības nodrošināšanā. Neatkarīgi no tā, vai esat golfa spēlētājs, kas spriež par puttu vai inženieri, kas kartē reljefu, šo elementu izpratne palīdz izvēlēties jūsu vajadzībām pareizo rīku.
Pasta laiks: 18.-1825. marts