Un misuratore di distanza laser funziona misurando il tempo impiegato da un impulso di luce laser per essere riflesso da un bersaglio e restituito al mittente. Questo è noto come il principio del "tempo di volo" e il metodo è noto come misurazione "tempo di volo" o "impulso".

Principio di funzionamento

Un misuratore di distanza laser emette un impulso del laser su un bersaglio. L'impulso quindi riflette il bersaglio e torna al dispositivo di invio (in questo caso, un misuratore di distanza laser). Questo principio del "tempo di volo" si basa sul fatto che la luce laser viaggia a una velocità abbastanza costante attraverso l'atmosfera terrestre. All'interno del misuratore, un semplice computer calcola rapidamente la distanza rispetto al target. Questo metodo di calcolo della distanza è in grado di misurare la distanza dalla Terra alla Luna in pochi centimetri. I distanziometri laser possono anche essere indicati come "telemetri" o "telemetri laser".

Calcolo della distanza

La distanza tra metro e obiettivo è data da D = ct /2, dove c è uguale alla velocità della luce e t equivale alla quantità di tempo per il viaggio di andata e ritorno tra metro e bersaglio. Data l'alta velocità alla quale l'impulso viaggia e la sua messa a fuoco, questo calcolo approssimativo è molto preciso su distanze di piedi o miglia, ma perde precisione su distanze molto più vicine o più lontane.

Perché i laser?

I laser sono focalizzati, fasci di luce intensi, solitamente di una singola frequenza. Sono molto utili per misurare le distanze perché viaggiano a velocità abbastanza costanti attraverso l'atmosfera e percorrono distanze molto più lunghe prima che la divergenza (l'indebolimento e la diffusione di un fascio di luce) riduca l'efficacia del misuratore. Inoltre, è meno probabile che la luce laser si disperda come una luce bianca, il che significa che la luce laser può percorrere una distanza molto maggiore senza perdere intensità. Rispetto alla normale luce bianca, un impulso laser mantiene molta della sua intensità originale quando viene riflesso dal bersaglio, il che è molto importante quando si calcola la distanza da un oggetto.

Considerazioni

L'accuratezza di un laser il misuratore di distanza dipende dall'impulso originale che ritorna al dispositivo di invio. Anche se i raggi laser sono molto stretti e hanno alte energie, sono soggetti alle stesse distorsioni atmosferiche che influenzano la normale luce bianca. Queste distorsioni atmosferiche possono rendere difficile ottenere una lettura accurata della distanza di un oggetto vicino alla vegetazione o su lunghe distanze superiori a 1 km nel deserto. Inoltre, materiali diversi riflettono la luce in misura maggiore o minore. Un materiale che tende ad assorbire o diffondere luce (diffusione) riduce la probabilità che l'impulso laser originale possa essere riflesso per il calcolo. Nei casi in cui il target ha una riflessione diffusa, dovrebbe essere utilizzato un misuratore di distanza laser utilizzando un "metodo di sfasamento".

Ottiche riceventi

Per garantire l'affidabilità, i misuratori di distanza laser impiegano un metodo per ridurre al minimo luce di fondo. Troppa luce di fondo può interferire con la misurazione quando il sensore scambia parte della luce di fondo per l'impulso laser riflesso, determinando una lettura errata della distanza. Ad esempio, un misuratore di distanza laser progettato per l'utilizzo in condizioni antartiche, in cui è prevista un'intensa luce di fondo, impiega una combinazione di filtri a larghezza di banda stretta, frequenze del fascio diviso e un diaframma molto piccolo per bloccare il più possibile le interferenze dalla luce di fondo.

Applicazioni

I misuratori di distanza laser e telemetri hanno una vasta gamma di usi, dalla creazione di mappe allo sport. Possono essere usati per creare mappe del fondo oceanico o mappe topografiche sgomberate dalla vegetazione. Sono usati nell'esercito per fornire la distanza esatta agli obiettivi per i cecchini o l'artiglieria, per la ricognizione e per l'ingegneria. Ingegneri e progettisti utilizzano i distanziometri laser per costruire modelli 3D di oggetti. Arcieri, cacciatori e golfisti utilizzano tutti i telemetri per calcolare la distanza dall'obiettivo.