قياس المسافة بالليزر

يستخدم قياس المسافة بالليزر الليزر كمصدر للضوء للمدى. وبحسب طريقة عمل الليزر فإنه ينقسم إلى أجهزة بصرية مستمرة وليزر نبضي. تعمل الأمونيا وأيونات الغاز ودرجة حرارة الغلاف الجوي وكاشفات الغاز الأخرى في حالة أمامية مستمرة، وتستخدم لقياس مدى ليزر الطور، وليزر أشباه الموصلات المزدوج غير المتجانس، يستخدم لقياس مدى الأشعة تحت الحمراء، والياقوت، والزجاج الذهبي، وليزر الحالة الصلبة، يستخدم لقياس مدى الليزر النبضي. نظرًا لخصائص أحادية اللون الجيدة والاتجاه القوي لليزر، إلى جانب دمج الدوائر الإلكترونية في أشباه الموصلات، لا يمكن لأجهزة تحديد المدى بالليزر أن تعمل ليلًا ونهارًا فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين دقة قياس المسافة وتحسين دقة قياس المسافة بشكل ملحوظ مقارنةً بالكهروضوئية. أجهزة تحديد المدى. ومن خلال تقليل الوزن واستهلاك الطاقة، يصبح قياس المسافة إلى الأهداف البعيدة مثل الأقمار الصناعية الأرضية والقمر حقيقة واقعة.

جهاز تحديد المدى بالليزر هو أداة تستخدم ضوء الليزر لقياس المسافة إلى الهدف بدقة (وتسمى أيضًا نطاق الليزر). عندما يعمل جهاز قياس المسافة بالليزر، فإنه يصدر شعاع ليزر رفيع جدًا نحو الهدف. يستقبل العنصر الكهروضوئي شعاع الليزر المنعكس عن الهدف. يقيس المؤقت الوقت من الانبعاث إلى استقبال شعاع الليزر ويحسب المسافة من المراقب إلى الهدف. إذا تم إصدار الليزر بشكل مستمر، يمكن أن يصل نطاق القياس إلى حوالي 40 كيلومترًا، ويمكن إجراء العملية ليلًا ونهارًا. إذا كان الليزر نابضًا، تكون الدقة المطلقة منخفضة بشكل عام، ولكنها يمكن أن تحقق دقة نسبية جيدة عند استخدامها لقياسات الحيوانات لمسافات طويلة. تم تطوير أول ليزر في العالم بنجاح في عام 1960 من قبل ميمان، وهو عالم من شركة هيوز الأمريكية للطائرات. وسرعان ما أطلق الجيش الأمريكي أبحاثًا حول أجهزة الليزر العسكرية على هذا الأساس. في عام 1961، اجتاز أول جهاز قياس مسافة ليزر عسكري الاختبار التجريبي للجيش الأمريكي. بعد ذلك، دخل جهاز قياس المسافة بالليزر بسرعة إلى المجتمع العملي. جهاز تحديد المدى الليزري خفيف الوزن، وصغير الحجم، وسهل التشغيل، وسريع ودقيق في القراءة، ويتراوح خطأه بين خمس إلى واحد بالمائة فقط من أجهزة تحديد المدى البصرية الأخرى. لذلك، يتم استخدامه على نطاق واسع في مسح التضاريس ومسح ساحة المعركة. بدءًا من الدبابات والطائرات والسفن والمدفعية وحتى الأهداف، وقياس ارتفاع السحب والطائرات والصواريخ والأقمار الصناعية وغيرها، وهو من المعدات التقنية المهمة لتحسين دقة الدبابات والطائرات والسفن والمدفعية. مع استمرار انخفاض أسعار أجهزة تحديد المدى بالليزر، بدأت الصناعة تدريجيًا في استخدام أجهزة تحديد المدى بالليزر. ظهر عدد من أجهزة تحديد المدى المصغرة الجديدة في الداخل والخارج مع مزايا النطاق السريع والحجم الصغير والأداء الموثوق، ويمكن استخدامها على نطاق واسع. في القياس الصناعي والتحكم والتعدين والموانئ وغيرها من المجالات.

تستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر عمومًا طريقتين لقياس المسافة: طريقة النبض وطريقة الطور. عملية قياس طريقة النبض هي كما يلي: ينعكس الليزر المنبعث من جهاز تحديد المدى بواسطة الكائن الذي يتم قياسه ثم يستقبله جهاز تحديد المدى. يسجل جهاز تحديد المدى وقت رحلة الليزر ذهابًا وإيابًا. نصف ناتج تطور الضوء ووقت الرحلة ذهابًا وإيابًا هو المسافة بين محدد المدى والجسم الذي يتم قياسه. دقة قياس المسافة بطريقة النبض بشكل عام حوالي +- 1 متر. بالإضافة إلى ذلك، تبلغ منطقة القياس العمياء لهذا النوع من أجهزة تحديد المدى حوالي 15 مترًا بشكل عام. المدى بالليزر هو طريقة لقياس المسافة في نطاق الموجات الضوئية. إذا كان الضوء ينتقل في الهواء بسرعة C وكان الوقت اللازم للانتقال ذهابًا وإيابًا بين النقطتين A وB معروفًا، فيمكن استخدام المسافة D بين النقطتين A وB على النحو التالي.

د=ط/2

في الصيغة:

د: المسافة بين نقطتي القياس A و B:

ج: السرعة؛

t: الزمن الذي يستغرقه الضوء للانتقال ذهابًا وإيابًا بين A وB.

يمكن أن نرى من الصيغة أعلاه أن قياس المسافة بين A وB هو في الواقع قياس وقت انتشار الضوء. وفقًا لطرق قياس الوقت المختلفة، يمكن عادةً تقسيم محددات المدى الليزرية إلى شكلين للقياس: نوع النبض ونوع الطور. تجدر الإشارة إلى أن قياس الطور لا يقيس طور الأشعة تحت الحمراء أو الليزر، بل يقيس طور الإشارة المشكَّلة على الأشعة تحت الحمراء أو الليزر. يوجد جهاز تحديد المدى بالليزر المحمول المستخدم في صناعة البناء والتشييد لمسح المنازل والذي يعمل على نفس المبدأ.