Công nghệ sử dụng trong máy đo khoảng cách laser

Máy đo khoảng cách laser là thiết bị sử dụng một chùm tia laser để xác định khoảng cách đến một đối tượng. Các hình thức phổ biến nhất của máy đo khoảng cách laser hoạt động dựa trên nguyên tắc thời gian bay bằng cách gửi một xung laser trong một chùm tia hẹp hướng thẳng đến đối tượng và đo thời gian được thực hiện bởi xung phản xạ từ mục tiêu và quay trở lại bộ phát xung. Do tốc độ cao của ánh sáng, cho nên kỹ thuật này là không thích hợp cho các phép đo tiểu ly yêu cầu độ chính xác cao, mà trong đó thường áp dụng kỹ thuật tam giác và các kỹ thuật khác.

Nguyên lý và công nghệ sử dụng trong máy đo khoảng cách laser

Độ chính xác

Độ chính xác của thiết bị được xác định bởi sự tăng hay giảm thời gian của xung laser và tốc độ của bộ nhận. Cái mà sử dụng các xung laser rất sắc nét và có một bộ phát hiện rất nhanh có thể xác định một đối tượng trong một vài mm.

Xung

Xung có thể được mã hoá để giảm nguy cơ máy đo khoảng cách có thể bị nhiễu. Và như vậy có thể sử dụng các kỹ thuật hiệu ứng Doppler để đánh giá xem đối tượng đang tiến lại gần hoặc đi ra xa máy đo một cách nhanh chóng.

Mặc dù chùm tia là hẹp, nhưng nó sẽ trải rộng ra trên một khoảng cách dài do sự phân kỳ (rẽ ra) của các chùm tia laser, cũng như do sự lấp lánh và những tác động làm chệch hướng chùm tia, gây ra bởi sự hiện diện của các bóng khí trong tác động của không khí do sự bố trí kích thước các thấu kính từ rất nhỏ đến khoảng một nửa chiều cao của đường chùm tia laser trên mặt đất.

Những biến dạng không khí này kết hợp với sự phân kỳ của bản thân laser và với sức gió ngang đẩy các bóng không khí nóng sang bên có thể kết hợp để làm cho nó khó khăn để có được một kết quả chính xác về khoảng cách của một đối tượng, dưới một số cây hoặc phía sau các bụi cây, hoặc thậm chí trên một khoảng cách dài hơn 1 km không vật cản và địa hình sa mạc không bị che khuất.

Một phần của ánh sáng laser có thể phản xạ từ các lá, cành cây những cái gần hơn so với đối tượng đo, cho một sự quay trở lại sớm và một kết quả quá thấp. Ngoài ra, trên một khoảng cách dài hơn 1200 ft (365 m), nếu mục tiêu ở gần mặt đất, có thể đơn giản là biến mất vào trong một ảo ảnh, gây ra do các đường dốc nhiệt độ trong không khí ở gần bề mặt nóng uốn cong ánh sáng laser. Tất cả những tác động này cần phải được đưa vào xem xét.

Khoảng cách giữa hai điểm A và B được tính theo công thức

Trong đó c là tốc độ của ánh sáng trong không khí và t là khoảng thời gian ánh sáng di chuyển từ A tới B và quay trở lại A

Trong đó φ là sự trễ pha gây ra do sự di chuyển của ánh sáng và ω là tần số góc của sóng quang

Sau đó thay thế các giá trị vào phương trình, ta được:

Trong phương trình này, λ là bước sóng, được tính bằng c/f; Δφ là phần trễ pha mà không điền đầy π (đó là, φ modulo πhay còn gọi là φ mod π); N là số nguyên của nửa chu kỳ sóng của sự dịch chuyển và ΔN là phần phân số còn lại

Có thể bạn quan tâm:

• Nguyên tắc khi sử dụng máy đo khoảng cách laser
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy đo khoảng cách laser