การวัดระยะทางด้วยเลเซอร์

การวัดระยะด้วยเลเซอร์ใช้เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับการวัดระยะ ตามวิธีการทำงานของเลเซอร์ เลเซอร์จะแบ่งออกเป็นอุปกรณ์ออพติคอลต่อเนื่องและเลเซอร์พัลส์ แอมโมเนีย ไอออนของก๊าซ อุณหภูมิบรรยากาศ และเครื่องตรวจจับก๊าซอื่นๆ ทำงานในสถานะไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง ซึ่งใช้สำหรับการวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบเฟส เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบคู่ที่ต่างกัน ใช้สำหรับการวัดระยะอินฟราเรด ทับทิม แก้วทองคำ และเลเซอร์โซลิดสเตต ใช้สำหรับการวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลซ์ เนื่องจากคุณลักษณะของสีเดียวที่ดีและทิศทางที่ชัดเจนของเลเซอร์ ควบคู่ไปกับการบูรณาการวงจรอิเล็กทรอนิกส์เข้ากับเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์ไม่เพียงสามารถทำงานได้ทั้งกลางวันและกลางคืน แต่ยังปรับปรุงความแม่นยำในการวัดระยะทางและปรับปรุงความแม่นยำในการวัดระยะทางอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับโฟโตอิเล็กทริก เรนจ์ไฟนเดอร์ ด้วยการลดน้ำหนักและการใช้พลังงาน การวัดระยะห่างไปยังเป้าหมายระยะไกล เช่น ดาวเทียมโลกเทียมและดวงจันทร์จึงกลายเป็นความจริง

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้แสงเลเซอร์ในการวัดระยะห่างถึงเป้าหมายอย่างแม่นยำ (หรือที่เรียกว่าการวัดระยะด้วยเลเซอร์) เมื่อเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์ทำงาน มันจะปล่อยลำแสงเลเซอร์บางมากไปยังเป้าหมาย องค์ประกอบโฟโตอิเล็กทริคจะรับลำแสงเลเซอร์ที่สะท้อนจากชิ้นงาน ตัวจับเวลาจะวัดเวลาตั้งแต่การปล่อยไปจนถึงการรับลำแสงเลเซอร์ และคำนวณระยะห่างจากผู้สังเกตการณ์ไปยังเป้าหมาย หากปล่อยเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง ช่วงการวัดจะสามารถเข้าถึงได้ประมาณ 40 กิโลเมตร และสามารถดำเนินการได้ทั้งกลางวันและกลางคืน หากเลเซอร์เป็นจังหวะ โดยทั่วไปความแม่นยำสัมบูรณ์จะต่ำ แต่สามารถให้ความแม่นยำสัมพัทธ์ที่ดีเมื่อใช้ในการวัดสัตว์ในระยะไกล เลเซอร์ตัวแรกของโลกได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จในปี 1960 โดย Maiman นักวิทยาศาสตร์จาก American Hughes Aircraft Company กองทัพสหรัฐฯ ได้เปิดตัวการวิจัยเกี่ยวกับอุปกรณ์เลเซอร์ของกองทัพอย่างรวดเร็วบนพื้นฐานนี้ ในปีพ.ศ. 2504 เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์สำหรับกองทัพเครื่องแรกผ่านการทดสอบการสาธิตของกองทัพสหรัฐฯ หลังจากนั้นเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ก็เข้าสู่ชุมชนภาคปฏิบัติอย่างรวดเร็ว เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์มีน้ำหนักเบา ขนาดเล็ก ใช้งานง่าย รวดเร็วและแม่นยำในการอ่านค่า และข้อผิดพลาดเพียง 1 ใน 5 ถึง 1 เปอร์เซ็นต์ของเครื่องวัดระยะแบบใช้แสงอื่นๆ ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการสำรวจภูมิประเทศและการสำรวจสนามรบ ตั้งแต่รถถัง เครื่องบิน เรือ และปืนใหญ่ ไปจนถึงเป้าหมาย การวัดความสูงของเมฆ เครื่องบิน ขีปนาวุธ และดาวเทียมเทียม เป็นต้น เป็นอุปกรณ์ทางเทคนิคที่สำคัญในการปรับปรุงความแม่นยำของรถถัง เครื่องบิน เรือ และปืนใหญ่ เนื่องจากราคาของเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง อุตสาหกรรมจึงเริ่มใช้เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์มากขึ้น กล้องเรนจ์ไฟนเดอร์ขนาดเล็กรุ่นใหม่จำนวนหนึ่งได้เกิดขึ้นทั้งในและต่างประเทศ โดยมีข้อดีคือสามารถวัดระยะได้รวดเร็ว ขนาดเล็ก และประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ และสามารถนำมาใช้อย่างแพร่หลายได้ ในการวัดและควบคุมทางอุตสาหกรรม เหมืองแร่ ท่าเรือ และสาขาอื่นๆ

โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์จะใช้สองวิธีในการวัดระยะทาง: วิธีพัลส์และวิธีเฟส กระบวนการของการกำหนดระยะของวิธีพัลส์มีดังต่อไปนี้: เลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเรนจ์ไฟนเดอร์จะสะท้อนจากวัตถุที่กำลังวัด จากนั้นจึงได้รับจากเรนจ์ไฟนเดอร์ เรนจ์ไฟนเดอร์จะบันทึกเวลาไปกลับของเลเซอร์ ครึ่งหนึ่งของผลิตภัณฑ์จากการวิวัฒนาการของแสงและเวลาไปกลับคือระยะห่างระหว่างเรนจ์ไฟนเดอร์กับวัตถุที่กำลังวัด ความแม่นยำในการวัดระยะทางด้วยวิธีพัลส์โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ +- 1 เมตร นอกจากนี้ ระยะบอดในการวัดของเรนจ์ไฟนประเภทนี้โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 15 เมตร การกำหนดระยะด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการวัดระยะทางในการกำหนดระยะคลื่นแสง หากแสงเดินทางในอากาศด้วยความเร็ว C และทราบเวลาที่ต้องใช้ในการเดินทางไปมาระหว่างจุด A และ B สองจุด ระยะทาง D ระหว่างจุด A และ B สองจุดสามารถใช้ได้ดังนี้

ด=กะรัต/2

ในสูตร:

D: ระยะห่างระหว่างจุดวัด A และ B:

ค: ความเร็ว;

t: เวลาที่แสงเดินทางไปมาระหว่าง A และ B

จากสูตรข้างต้นจะเห็นได้ว่าการวัดระยะห่างระหว่าง A และ B จริงๆ แล้วเป็นการวัดเวลาการแพร่กระจายของแสง ตามวิธีการวัดเวลาที่แตกต่างกัน โดยปกติแล้วเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองรูปแบบการวัด: ประเภทพัลส์และประเภทเฟส ควรสังเกตว่าการวัดเฟสไม่ได้วัดเฟสของอินฟราเรดหรือเลเซอร์ แต่เป็นเฟสของสัญญาณมอดูเลตบนอินฟราเรดหรือเลเซอร์ มีเครื่องวัดระยะเลเซอร์แบบมือถือที่ใช้ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างเพื่อการสำรวจบ้านซึ่งทำงานบนหลักการเดียวกัน