Все о лазерных дальномерах: что это такое и как пользоваться

Виды дальномеров

По принципу работы лазерные дальномеры разделяются на фазовые и импульсные.

Фазовые измерители

Фазовые дальномеры имеют не очень большую дальность действия, но они намного точнее в силу принципа своей работы и дешевле из-за того, что в них не встраивают дорогой сверхточный таймер.

Фазовый дальномер работает на небольших расстояниях, но имеет хорошую точность и низкую цену

Принцип работы дальномеров такого типа заключается в том, что лазерная волна посылается на объект с одной фазой, а отражаясь, возвращается с другой. Рассчитав сдвиг фаз, прибор определяет расстояние до объекта. Благодаря такому принципу работы измерения фазовым дальномером имеют высокую точность. При необходимости работы на расстояниях, превышающих длину излучаемой волны, прибор посылает сигнал несколько раз, изменяя частоту модуляции. Затем процессор устройства определяет точное расстояние до цели путём решения системы линейных уравнений.

Импульсные измерители

Импульсный дальномер состоит из детектора излучения и импульсного лазера. Он вычисляет расстояние до объекта путём умножения времени прохождения луча на величину скорости света. Импульсные измерители работают на гораздо больших расстояниях, чем фазовые, благодаря более высокой мощности излучаемого импульса. Такие дальномеры часто применяют для военных прицелов.

Bosch GLM 40 Professional 0.601.072.900

Это хорошее решение для профессионалов. Лазерный дальномер Bosch GLM 40 Professional пользуется хорошей популярностью у представителей строительных профессий.

Прибор помогает измерять длину, вычислять площадь, рассчитывать объем. Он имеет надежный ударопрочный корпус. Произведенные измерения выводятся на 3-строчный дисплей с подсветкой. Модель запоминает последние 10 вычислений.

Дополнительные функции

Применяемая в составе лазерных дальномеров микроэлектроника позволяет не только выполнять прямые замеры. Многие устройства подобного типа обладают некоторыми дополнительными функции, к которым можно отнести:

1. Функция непрерывного измерения. При работе в обычном режиме дальномер при нажатии кнопки на пульте фиксирует результат и выводит его на монитор. Но, довольно часто, возникает необходимость в проведении постоянного измерения расстояния, например, от стены до будущей перегородки. Для этого прибор переводят в режим непрерывного измерения. В таком режиме работы, устройство с некоторой частотой самостоятельно выполняет замер и показывает их результаты на монитор. Измерение проходит в реальном режиме времени.

1. Определение наибольшего и наименьшего расстояния. Эта функция полезна при определении диагонали в комнате. Дело в том, что выполнить ее замер не так и просто при направлении лазерного луча можно промахнуться и в результате будут получены неточные результаты. После установки на приборе минимального расстояния, он будет фиксировать только те замеры, которые больше установленной.

Виды дальномеров

По принципу работы лазерные дальномеры разделяются на фазовые и импульсные.

Фазовые измерители

Фазовые дальномеры имеют не очень большую дальность действия, но они намного точнее в силу принципа своей работы и дешевле из-за того, что в них не встраивают дорогой сверхточный таймер.

Принцип работы дальномеров такого типа заключается в том, что лазерная волна посылается на объект с одной фазой, а отражаясь, возвращается с другой. Рассчитав сдвиг фаз, прибор определяет расстояние до объекта. Благодаря такому принципу работы измерения фазовым дальномером имеют высокую точность. При необходимости работы на расстояниях, превышающих длину излучаемой волны, прибор посылает сигнал несколько раз, изменяя частоту модуляции. Затем процессор устройства определяет точное расстояние до цели путём решения системы линейных уравнений.

Импульсные измерители

Импульсный дальномер состоит из детектора излучения и импульсного лазера. Он вычисляет расстояние до объекта путём умножения времени прохождения луча на величину скорости света. Импульсные измерители работают на гораздо больших расстояниях, чем фазовые, благодаря более высокой мощности излучаемого импульса. Такие дальномеры часто применяют для военных прицелов.

Сравнение принципов работы импульсных и фазовых измерителей

1. Фазовый дальномер при измерении расстояния использует модулированный световой сигнал, а импульсный — световой импульс.
2. Импульсные дальномеры измеряют гораздо большие расстояния, чем фазовые, так как мощность посылаемых импульсов у них гораздо больше.
3. Импульсный метод измерения расстояния менее точен, чем метод измерения разности фаз. Но благодаря современным методикам обработки сигнала в импульсных дальномерах это различие становится не таким значительным.
4. Размер отражаемой лазерной точки становится больше с увеличением расстояния. Это справедливо для обоих принципов измерения, хотя отклонение лазера от точки отражения разное, так как отличаются размер и форма лазерного пятна.
5. Фазовый и импульсный принципы работы различаются также чувствительностью к прерыванию сигнала. При работе под воздействием некоторых внешних факторов (в потоке транспорта, при плохих погодных условиях) фазовый дальномер будет работать хуже, чем импульсный.

Как выбрать дальномер: рекомендации

Электрооптический дальномер.

Перед приобретением дальномерного устройства необходимо определиться с предстоящими работами, то есть с тем, для каких целей он нужен. Чем больше функций у прибора, тем он дороже будет стоить.

Пункты, которые необходимо учесть перед выбором:

1. Классификация.

Подобные приборы бывают:

• бытовые;
• профессиональные.

Если прибор приобретается для внутренней отделки квартир, то для этих целей подойдет простое бытовое устройство. Если предстоит работать при более суровых условиях и на сложных строительных объектах, то необходимо призадуматься над профессиональным оборудованием. Но цена на профессиональные приборы значительно выше. Бывает и так, что некоторые бытовые дальномеры могут быть оснащены дополнительными функциями.

1. Дальность замера.

Современные лазерные измерительные приборы могут иметь дальность луча до 200 м

Приобретая устройства с максимальной дальностью измерения, необходимо обратить внимание на приспособление для установки штатива, так как производя замеры на больших расстояниях, нужно иметь штатив. В случае использования прибора для строительства загородного дома или на строительных площадках небольшого размера, достаточно использовать дальномер с дальностью до 50 м

1. Точность дальномера.

В основном все лазерные дальномеры обладают точностью измерений с погрешностью от 1.5 до 2 мм, что решает проблемы при бытовых и профессиональных застройках.

1. Производитель.

Качество дальномеров также напрямую зависит и от производителя. Самыми лучшими компаниями по производству дальномеров считаются BOSH, Stabila. Как правило, устройства европейских производителей намного дороже продукции китайского производства, но и качество китайских намного уступает.

1. Гарантийное обслуживание.

Любая известная компания на свое оборудование предоставляет гарантийный талон, предоставляющий право на сервисное обслуживание. В обычных случаях гарантия дается на 1-2 года на бытовые лазерные приборы и до 3 лет на профессиональное оборудование. Приобретая дальномер, необходимо выяснить, имеется ли центр для обслуживания оборудования той или иной фирмы.

1. Дизайн и удобство при использовании.

При подборе лазерного устройства необходимо его подержать в руках. Он должен быть удобным, нетяжелым и не выпадать из рук. Чем меньше габариты устройства, тем удобней его использовать, так как можно поместить даже в карман. Для удобства применения дальномера многие производители оснащают его корпус резиновыми деталями.

1. Функциональность.

Вывод

Mileseey X5 это отличный лазерный дальномер из Китая. Изготовлен компанией, которая профессионально занимается измерительными приборами и зарекомендовала себя как надёжного и качественного производителя. Устройство с лёгкостью составит конкуренцию таким брендам как Bosch, Makita или DeWALT. В период распродаж дальномер версии 40-60м можно приобрести за 700-800руб, что делает его покупку ещё более привлекательной.

Примеры моделей разных производителей

Для домашнего применения не стоит покупать излишне продвинутые измерительные лазерные рулетки. Как выбрать достойный инструмент, не потратив лишних средств, можно рассмотреть на примере наиболее популярных моделей:

1. Bosch DLE имеет несколько модификаций с похожими характеристиками. Расстояние до объекта — максимум 40 метров. Погрешность 1,5 миллиметра и диапазон температур от -10 до + 50 градусов. У них нет дополнительных функций и для домашнего применения будут неплохи. Отсутствие подсветки ограничивает возможности прибора светлыми помещениями.
2. Leica DISTO D2 работает на расстоянии до 100 метров и имеет дополнительные функции. Может передавать данные по Bluetooth, обладает небольшими размерами и питается от двух батареек. Точность измерения — 1,5 миллиметра. Всё это помещено в ударопрочный и пылезащищённый корпус. Недостатком является цена и работа исключительно с IOS.
3. MAKITA LD 060P довольно популярна среди покупателей. Имеет неплохой функционал и доступную цену. К достоинствам можно отнести большой экран и крупные символы на нём. Технические характеристики ничем особым не выделяются, но в последнее время попадаются бракованные изделия.
4. Agatec Agatape подходит даже для работы на небольшой строительной площадке. Дальность до 60 метров, из дополнительных функций отмечается наличие секундомера.

Критерии выбора

Неважно, ищите вы модель от известного производителя, или стремитесь приобрести бюджетный аналог. При выборе вы все равно будете ориентироваться на то, для каких целей приобретается дальномер, а также на регулярность использования. Нет нужды приобретать дорогую модель, если не планируется ее регулярное применение.

Тем, кто собирается выбрать лазерную рулетку, стоит обратить внимание на класс лазера, от которого напрямую зависит дистанция измерений. Существует три класса:

• Класс 2. Они встречаются в дальномерах, работающих на расстояниях до 70 м. Считаются безопасными; луч, случайно попавший в глаза, не принесет вреда сетчатке.
• Класс 2М. Мощность луча выше, он работает на средних дистанциях и может травмировать сетчатку, но упрощает выполнение измерений на улице, особенно в пасмурную погоду.
• Класс 3R. Работают с дальномерами, действующими на 300-500 м, требуют использования защитных очков.

Дополнительные функции и возможности лазерных рулеток

Главными функциями лазерных рулеток является вычисление расстояния и размеров, углов и гипотенуз, а также площадь и объем измеряемых объектов. Все это можно сразу вычислить прямо на дисплее прибора, не проводя расчеты на калькуляторе. А благодаря тому, что в устройстве есть встроенная память, то в ней можно сохранять расчеты (в разных моделях количество запоминаемых показаний может отличаться). Помимо различных вычислений дальномеры могут иметь следующие дополнительные функции и комплектующие:

• Автоотключение. Функция автоматически отключит прибор, если он долгое время находится в режиме ожидания, то есть им не пользуются. Время отключения в разных моделях разное, поэтому конкретные цифры стоит уточнять непосредственно у производителя устройства.
• Держатель или штатив. Первый конструктивный элемент необходим для закрепления прибора на стене, подоконнике, столе и других предметах. Если вы выполняете преимущественно работы внутри помещений, тогда вам потребуется держатель. Штатив же или тренога удобна для наружных замеров. Leica Disto S910 Pro Pack пример лазерной рулетки с полным комплектом, включающим держатель и штатив. Этот профессиональный дорогой прибор и однозначно подойдет не всем, но здесь полный спектр функций и комплектующих, которые нужны для замеров, как в комнатах, так и на открытых площадках.

Bluetooth. Прибор с функцией Bluetooth может подключаться к смартфону или планшету и передавать показания на него. Благодаря этому можно сохранять все вычисления в память телефона, например, в созданную расчетную смету. Из хороших устройств для дома с отличной точностью и Bluetooth можем посоветовать SNDWAY SW-S50.

Где купить дальномер выгодно и надёжно?

Из огромного количества сайтов, продающих строительные приборы, не подготовленному человеку очень сложно определить добросовестных продавцов.

Приобретая приборы в сомнительных интернет-магазинах, люди сталкиваются с проблемами нарушения сроков доставки или некачественным сервисным обслуживанием, и тем самым понижают уровень доверия к онлайн покупкам.

Именно поэтому, мы подобрали несколько магазинов, где Вы можете абсолютно безопасно сделать онлайн заказ по лучшим ценам, не опасаясь, что Вас обманут.

1.

2.

3. хорошие цены

Особенности

При работе с лазерным дальномером целесообразно учитывать некоторые особенности работы с этим устройством.

Дальномеры имеют возможность выполнять измерения на разных расстояниях и с определенной погрешностью. Так, предельное расстояние может лежать в диапазоне от 60 до 200 метров, при погрешности в 5 см. Эти данные указываются в паспорте на изделие. Большая часть моделей дальномеров работает в пределах от – 10 до + 50 градусов.

При эксплуатации прибора на улице, необходимо помнить о том, что не последнюю роль играют погодные условия. Эффективность работы может быть снижена как в плохую, так и в солнечную погоду.

При выполнении замеров необходимо устранить препятствия, которые могут возникнуть между прибором и объектом, это, может быть, листва, стекло и пр.

Практика использования лазерных приборов измерения привела к появлению определенных правил работы. Например, результат измерений будет искажен, если луч будет направлен на поверхность с высокой отражающей поверхностью (зеркало, фольга). Результат будет не совсем верный, если луч будет направлен на объект с низкой отражательной способностью (толь).

Для получения предельно точных результатов используют специальное приспособление ,обладающее отражательной поверхностью.

Во время эксплуатации необходимо постоянно следить за состоянием аккумуляторов или батареек. Слабые источники тока также отрицательно влияют результаты измерений.

При проведении измерений целесообразно использовать штатив. В таком случае точность замера будет повышена.

Коды ошибок

При возникновении проблемных ситуаций на экране Mileseey X5 отображаются коды ошибок. С помощью них можно понять в чём проблема и предпринять меры по её устранению.

Сравнительная таблица лучших лазерных дальномеры

Характеристики прибора

Вне зависимости от того, какими дополнительными опциями оснащён лазерный дальномер, он обладает следующими характеристиками:

• Диапазон измерений (показывает максимальное расстояние, на котором прибор может измерить параметры объекта с точностью, заявленной производителем. У современных моделей этот показатель достигает 100 м).
• Точность (допустимая погрешность в измерениях. Обычно находится в пределах 3 мм).
• Питание. Обычно осуществляется от элементов АА или ААА (так называемых «пальчиковых» или «мизинчиковых» батареек). Некоторые модели питаются от аккумуляторов или элементов питания нестандартных типов, однако лучше выбрать прибор на классических батареях, которые без труда можно найти в магазине.
• Масса. Современные компактные дальномеры весят до 150 грамм. Более тяжёлые модели неудобны в использовании, особенно если с прибором приходится работать постоянно.

Дополнительные функции

• Уровень (с его помощью можно определить отклонения плоскостей по вертикали и горизонтали).
• Угломер (в совокупности с уровнем позволяет производить одновременно несколько измерений).
• Защита от пыли и влаги. Дальномеры являются точными электронными устройствами. Попадание внутрь пыли или влаги может привести к выходу его из строя. Защищёнными корпусами оснащаются практически все современные модели. Однако если прибор планируется эксплуатировать в неблагоприятных условиях, рекомендуется выбрать вариант с повышенной защитой. Дополнительно можно приобрести специальный чехол.
• Подсветка. Даже на дорогостоящих моделях со множеством дополнительных опций иногда можно встретить монохромный дисплей и клавиатуру без подсветки. Такие приборы не очень удобны в эксплуатации. Лучше выбрать устройство с активируемой либо постоянной подсветкой и цветным дисплеем.
• Дальномер, оснащённый этой функцией, можно подключить к смартфону, планшету или ноутбуку для сохранения, анализа и передачи данных. Если выполнять все эти действия вручную, темп работы существенно снизится.

Принципы действия лазерных дальномеров.

По методу использования свойств лазерного пучка, устройства делятся на импульсные и фазовые.

Устройство импульсного дальномера основано на измерении времени, которое необходимо лазерному лучу, для прохождения пути от генератора лазера до отражателя ( объекта ) и обратно.

Импульсные лазерные дальномеры обладают большой мощностью, дальностью применения, скрытностью, обусловленной кратковременным применением и незаметностью, для человеческого глаза, луча, работающего в инфракрасном диапазоне.

Все эти прекрасные качества, как нельзя кстати, отвечают нуждам и запросам военных артиллеристов, авиации, ВМФ и т.д.

Фазовые лазерные дальномеры вычисляют расстояние до объекта по сдвигу фазы модулированной частоты подсветки. За ненадобностью, таймера отраженного сигнала, у них нет, что обуславливает их невысокую стоимость.

Дальность применения у фазовых лазерных дальномеров небольшая ( до километра), поэтому область их применения, это бытовые нужды и дальнометрия для стрелкового вооружения.

Набор функций лазерных дальномеров

Дальномер лазерный KRAFTOOL Laserkraft, 34760_z01 При всем разнообразии выбора лазерных дальномеров, простые и недорогие модели обладают примерно одинаковыми возможностями:

• сложение, вычитание;
• вычисление площади и объема;
• простой Пифагор;
• фронтальное начало отсчета;
• начало отсчета от основания;
• встроенный угломер;
• откидная скоба ( для измерений в труднодоступных местах).

В моделях подороже, профессиональный функционал шире:

• сложный Пифагор;
• непрерывные измерения;
• заданные отрезки;
• таймер;
• видоискатель ( для работы вне помещения и дальних расстояний);
• широкодиапазонный уклономер ( от 45 до 360 градусов );
• Bluetooth, USB

Точность лазерных дальномеров

Современные модели обладают точностью измерений с погрешностью от 1,5 до 3 миллиметров ( считается, что этого достаточно для работ на открытом воздухе и в помещениях). Высокоточные лазерные дальномеры, при работе до 300 метров, определяют расстояние с точностью +/- 1 миллиметр ( как заявляют производители).

При проведении измерительных работ высокой точности, рекомендуется использование штатива или использование лазерных дальномеров с неподвижной поверхности для избежания влияния вибрации рук на точность измерений.

Xiaomi Duka LS-P Laser Range Finder

Следующий герой нашего ТОПа — Xiaomi Duka LS-P Laser Range Finder.

Такой дальномер подойдет для домашнего использования и любителям минимализма. Прибор очень компактный, без проблем помещается в любой карман и весит всего 28 грамм. Его корпус изготовлен из алюминиево-магниевого сплава и ABS-пластика, устойчивого к повреждениям и имеет шероховатое покрытие для того, чтобы не выскользнуть из рук.

Рассчитан данный прибор на измерения длины до 40 метров и делает это довольно точно. Погрешность не более 2 мм. Также его можно будет использовать для измерения угла, нахождения площади и объема. Управление предельно простое, так как у прибора всего 2 кнопки. А еще, прибор позволяет хранить в памяти несколько последних измерений.

Работает он от встроенного аккумулятора, емкости которого хватит примерно на 350 измерений. А зарядить устройство можно через обычный USB-кабель, которым заряжаются смартфоны и другие гаджеты.

Из минусов дальномера стоит отметить уж слишком миниатюрный экран. Цифры на нем четкие, но маленькие. Людям со слабым зрением рассматривать их буде сложно. Да и профессионалам, будет неудобно постоянно вглядываться в результаты измерений на маленьком экране. Но для нечастого использования дома такой дальномер станет отличным приобретением.

• Диапазон измерений длины: до 40 м.
• Точность измерения длины: ±2 мм.
• Класс лазера: 2.
• Питание: аккумулятор.
• Размеры: 86 х 22 х 11 мм.
• Вес: 28 г.

Виды и принцип работы инструмента ↑

Несмотря на объединяющее понятие «дальномер», каждый отдельный тип вычисляет расстояние разными методами. Выделяют:

• ультразвуковой;
• фазовый лазерный;
• импульсный лазерный;
• оптический;
• оптический нитяной типы.

Самым грубым для измерения расстояния активного типа является ультразвуковой прибор. В основе его работы лежит принцип эхо-локации, которым пользуются даже некоторые животные, например, дельфины. Устройство создает звуковой импульс и улавливает эхо – звуковые волны, которые отражаются от объекта.

Для точности измерения используется звук высокого диапазона частот – 40 кГц. Поскольку скорость звука известна, а время его движения несложно измерить, остается вычислить только расстояние, что и делает ультразвуковой дальномер.

Простая модель на основе ультразвукового датчика

Если тот же метод применить со световым импульсом, получится точный лазерный дальномер импульсного типа. Дело в том, что скорость света настолько высока (300 000 км/с), что для небольших расстояний, которые измеряются в строительстве (20, 30, 50 м), речь идет о долях наносекунд. Измерить время с такой точностью очень сложно.

Главное преимущество такого устройства – оно посылает короткие световые импульсы, а не постоянный луч. Это значит, что можно использовать лазер высокой мощности. Такой мощный импульс может без особых сложностей «слетать» туда и обратно на расстояние 100 км за доли секунд. Это свойство применяется чаще всего в военной отрасли, а сам прибор стоит гораздо дороже аналогов.

Как работает лазерный импульс

Принцип работы лазерного дальномера фазового типа основан на сравнении и определении сдвига фазы световой волны. Устройство генерирует световой луч инфракрасного спектра. Луч движется с известной скоростью до цели измерения, отражается и возвращается. Инструмент сравнивает фазу световой волны в начале движения и в конце. Замер производится дважды, после чего устройство выдает результат в метрах.

Одно из преимуществ такого вида измерителей расстояния – цена. Они значительно дешевле импульсных, ведь нет необходимости оборудовать лазерную рулетку сверхточным и дорогостоящим секундомером. Кроме того, при фазовом методе погрешность составляет не больше половины фазы, то есть меньше миллиметра. Это поразительный результат, однако есть у этого устройства и недостатки.

Так как светить приходится не короткими импульсами, а постоянно на протяжении всего измерения, установить мощный лазер не получится. А это значит, что на дальние расстояния устройство не применяется. Однако для строительства дальности его действия более чем достаточно.

Оптический дальномер применяется по большей части в геодезии, топографических работах, навигации, фотографии. Он работает по пассивному типу, основываясь на теореме Пифагора. Принцип работы такого прибора тяжело описать на пальцах.

Он основан на построении равнобедренного (для стереоскопичечских устройств с двумя окулярами) или прямоугольного (для монокулярных) треугольника и вычислении математическим путем его высоты. Вершиной треугольника является точка, расстояние до которой нужно измерить. Наводка осуществляется вручную.

В некоторых дальномерах нужно сопоставить две части изображения для настройки, в других – устранить двоение картинки. Так или иначе, главным датчиком является человеческий глаз, поэтому погрешность неизбежна.

Нитяной дальномер – еще один оптический прибор для измерения расстояния до объекта. Он тоже работает, основываясь на геометрических вычислениях. Для измерения дальности нужна специальная дальномерная рейка – длинная «линейка» с нанесенной разметкой. Расстояние между делениями 2 см. Рейка устанавливается в точке, до которой нужно измерить расстояние.

Внутри зрительной трубы натянуты тонкие нити. Дальномер и рейка выставляются строго по уровню, так, чтобы нулевая отметка обоих была на одной высоте. Далее в линзу смотрит геодезист и считает, сколько делений по 2 см помещаются между натянутыми нитями. Таким образом, строится треугольник с вершиной в фокусе линз прибора.

Длина высоты этого треугольника + фокусное расстояние будут равняться расстоянию между выбранными точками. Такой тип дальномера часто встречается в теодолитах разных моделей.

Лазерный дальномер — прибо р для измерения расстояний с применениемлазерного луча.

Широко применяется в инженернойгеодезии, притопографической съёмкевоенном деленавигации, вастрономических исследованиях, в фотографии.

Лазерный дальномер это устройство, состоящее изимпульсного лазера идетектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значениескорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом.

Электромагнитное излучене распространятся с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:

L=ct/2n (3.1.)

где L

— расстояние до объекта,скорость света в вакуумепоказатель преломления среды, в которой распространяется излучение,
t
— время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче импульс, тем лучше.

3.1. Физические основы измерений и принцип действия

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отражения от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазово-импульсный. Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылается зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу автоматически высвечивается перед оператором расстояние до объекта. Оценим точность такого метода дальнометрирования, если известно, что точность измерения интервала времени между зондирующим и отраженным сигналами соответствует 10 в -9 с. Поскольку можно считать, что скорость света равна 3*10в10 см/с, получим погрешность в изменении расстояния около 30 см. Специалисты считают, что для решения ряда практических задач этого вполне достаточно.

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону. При этом интенсивность излучения меняется в значительных пределах. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза сигнала, упавшего на объект. Отраженный от объекта сигнал придет на приемное устройство также с определенной фазой, зависящей от расстояния. Оценим погрешность фазового дальномера, пригодного работать в полевых условиях. Специалисты утверждают, что оператору не сложно определить фазу с ошибкой не более одного градуса. Если же частота модуляции лазерного излучения составляет 10 Мгц, то тогда погрешность измерения расстояния составит около 5 см.

По принципу действия дальномеры подразделяются на две основные группы, геометрического и физического типов.

Первую группу составляют геометрические дальномеры. Измерение расстояний дальномером такого типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC (рис. 3) например по известной стороне АВ = I (базе) и противолежащему острому углу. Одна из величин, I обычно является постоянной, а другая — переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой. Дальномер с постоянным углом представляет собой подзорную трубу с двумя параллельными нитями в поле зрения, а базой служит переносная рейка с равноотстоящими делениями. Измеряемое дальномером расстояние до базы пропорционально числу делений рейки, видимых в зрительную трубу между нитями. По такому принципу работают многие геодезические инструменты (теодолиты, нивелиры и др.). Относительная погрешность нитяного дальномера — 0,3-1%. Более сложные оптические дальномеры с постоянной базой, построены на принципе совмещения изображений объекта, построенными лучами прошедшими различные оптические системы дальномера. Совмещение производится с помощью оптического компенсатора, расположенного в одной из оптических систем, а результат измерения прочитывается по специальной шкале. Монокулярные дальномеры с базой 3-10 см широко применяются в качестве фотографических дальномеров. Погрешность оптических дальномеров с постоянной базой менее 0,1% от измеряемого расстояния.

Принцип действия дальномера физического типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Различают импульсный и фазовый методы измерения дальности.

При импульсном методе к объекту посылается зондирующий импульс, который запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс возвращается к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса), с помощью встроенного микропроцессора, определяется расстояние до объекта:

L=ct/2 (3.1.1)

где: L — расстояние до объекта, с — скорость распространения излучения, t — время прохождения импульса до цели и обратно.

Принцип действия дальномера геометрического типа АВ -база, h -измеряемое расстояние

При фазовом методе — излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, меняющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Отраженное излучение попадает в фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, измеряется расстояние до объекта.

Особенности конструкции и принцип работы. Виды и применение

Первый лазерный дальномер ХМ-23 прошел испытания, и был принят на вооружение армий. Он рассчитан на использование в передовых наблюдательных пунктах сухопутных войск. Источником излучения в нем является лазер на рубине с выходной мощностью 2.5 Вт и длительностью импульса 30нс. В конструкции дальномера широко используются интегральные схемы. Излучатель, приемник и оптические элементы смонтированы в моноблоке, который имеет шкалы точного отчета азимута и угла места цели. Питание дальномера производится то батареи никелево-кадмиевых аккумуляторов напряжением 24в, обеспечивающей 100 измерений дальности без подзарядки. В другом артиллерийской дальномере, также принятом на вооружение армий, имеется устройство для одновременного определения дальности до четырех целей., лежащих на одной прямой, путем последовательного стробирования дистанций 200,600,1000, 2000 и 3000м.

Интересен шведский лазерный дальномер. Он предназначен для использования в системах управления огнем бортовой корабельной и береговой артиллерии. Конструкция дальномера отличается особой прочностью, что позволяет применять его в сложенных условиях. Дальномер можно сопрягать при необходимости с усилителем изображения или телевизионным визиром. Режим работы дальномера предусматривает либо измерения через каждые 2с. в течение 20с. и с паузой между серией измерений в течение 20с. либо через каждые 4с. в течение длительного времени. Цифровые индикаторы дальности работают таким образом, что когда один из индикаторов выдает последнюю измеренную дальность, и в памяти другого хранятся четыре предыдущие измерения дистанции.

Весьма удачным лазерным дальномерам является LP-4. Он имеет в качестве модулятора добротности оптико-механический затвор. Приемная часть дальномера является одновременно визиром оператора. Диаметр входной оптической системы составляет 70мм. Приемником служит портативный фотодиод, чувствительность которого имеет максимальное значение на волне 1,06 мкм. Счетчик снабжен схемой стробирования по дальности, действующей по установке оператора от 200 до 3000м. В схеме оптического визира перед окуляром помещен защитный фильтр для предохранения глаза оператора от воздействия своего лазера при приеме отраженного импульса. Излучатель в приемник смонтированы в одном корпусе. Угол места цели определяется в пределах + 25 градусов. Аккумулятор обеспечивает 150 измерений дальности без подзарядки , его масса всего 1 кг. Дальномер прошел испытания и был закуплен в ряде стран таких как — Канада, Швеция, Дания , Италия, Австралия. Кроме того, министерство обороны Великобритании заключило контракт на поставку английской армии модифицированного дальномера LP-4 массой в 4.4.кг.

Портативные лазерные дальномеры разработаны для пехотных подразделений и передовых артиллерийской наблюдателей. Один из таких дальномеров выполнен в виде бинокля. Источник излучения и приемник смонтированы в общем корпусе, с монокулярным оптическим визиром шестикратного увеличения, в поле зрения которого имеется световое табло из светодиодов, хорошо различимых как ночью, так и днем. В лазере в качестве источника излучения используется аллюминиево-иттриевый гранат, с модулятором добротности на ниобате лития. Это обеспечивает пиковую мощность в 1,5 Мвт. В приемной части используется сдвоенный лавинный фотодетектор с широкополосным малошумящим усилителем , что позволяет детектировать короткие импульсы с малой мощностью, составляющей всего 10 в -9 Вт. Ложные сигналы , отраженные от близлежащих предметов, находящихся в стволе с целью, исключается с помощью схемы стробирования по дальности. Источником питания является малогабаритная аккумуляторная батарея, обеспечивающая 250 измерений без подзарядки. Электронные блоки дальномера выполнены на интегральных и гибридных схемах, что позволило довести массу дальномера вместе с источником питания до 2 кг.

Установка лазерных дальномеров на танки сразу заинтересовала зарубежных разработчиков военного вооружения. Это объясняется тем, что на танке можно ввести дальномер в систему управления огнем танка, чем повысить его боевые качества. Для этого был разработан дальномер AN/VVS-1 для танка М60А. Он не отличался по схеме от лазерного артиллерийского дальномера на рубине, однако помимо выдачи данных о дальности на цифровое табло в счетно-решающее устройство системы управления огнем танка. При этом измерение дальности может производится как наводчиком пушки так и командиром танка. Режим работы дальномера -15 измерений в минуту в течение одного часа. Зарубежная печать сообщает, что более совершенный дальномер, разработанный позднее, имеет пределы измерения дальности от 200 до 4700м. с точностью + 10 м, и счетно-решающее устройство, связанное с системой управления огнем танка, где совместно с другими данными обрабатывается еще 9 видов данных о боеприпасах. Это, по мнению разработчиков, дает возможность поражать цель с первого выстрела. Система управления огнем танковой пушки имеет в качестве дальномера аналог, рассмотренный ранее, но в нее входят еще семь чувственных датчиков и оптический прицел. Название установки Кобельда. В печати сообщается что она обеспечивает высокую вероятность поражения цели и несмотря на сложность этой установки переключатель механизма баллистики в положение, соответствующее выбранному типу выстрела, а затем нажать кнопку лазерного дальномера. При ведении огня по подвижной цели наводчик дополнительно опускает блокировочный переключатель управления огнем для того, чтобы сигнал от датчика скорости поворота башни при слежении за целью поступал за тахометром в вычислительное устройство, помогая вырабатывать сигнал учреждения. Лазерный дальномер, входящий в систему Кобельда, позволяет измерять дальность одновременно до двух целей, расположенных в створе. Система отличается быстродействием, что позволяет произвести выстрел в кратчайшее время.

Анализ графиков показывает, что использование системы с лазерным дальномером и ЭВМ обеспечивает вероятность поражения цели близкую к расчетной. Графики также показывают, насколько повышается вероятность поражения движущейся цели. Если для неподвижных целей вероятность поражения при использовании лазерной системы по сравнению с вероятностью поражения при использовании системы со стереодальномером не составляет большой разницы на дистанции около 1000м, и ощущается лишь на дальности 1500м, и более, то для движущихся целей выигрыш явный. Видно, что вероятность поражения движущейся цели при использовании лазерной системы по сравнению с вероятностью поражения при использовании системы со стереодальномером уже на дистанции 100м, повышается более чем в 3,5 раза , а на дальности 2000м., где система со стереодальномером становиться практически неэффективной, лазерная система обеспечивает вероятность поражения с первого выстрела около 0,3.

В армиях, помимо артиллерии и танков, лазерные дальномеры используются в системах, где требуется в короткий промежуток времени определить дальность с высокой точностью. Так, в печати сообщалось в разработана автоматическая система сопровождения воздушных целей и измерения дальности до них. Система позволяет производить точное измерение азимута, угла места и дальности. Данные могут быть записаны на магнитную ленту и обработаны на ЭВМ. Система имеет небольшие размеры и массу и размещается на подвижном фургоне. В систему входит лазер, работающий в инфракрасном диапазоне. Приемное устройство с инфракрасной телевизионной камерой, телевизионное контрольное устройство, следящее зеркало с сервопроводом, цифровой индикатор и записывающее устройство. Лазерное устройство на неодимовом стекле работает в режиме модулированной добротности и излучает энергию на волне 1,06 мкм. Мощность излучения составляет 1 Мвт в импульсе при длительности 25нс и частоте следования импульсов 100 Гц. Расходимость лазерного луча 10 мрад. В каналах сопровождения используются различные типы фотодетекторов. В приемном устройстве используется кремниевый светодиод. В канале сопровождения — решетка, состоящая из четырех фотодиодов, с помощью которых вырабатывается сигнал рассогласования при смещении цели в сторону от оси визирования по азимуту и углу места. Сигнал с каждого приемника поступает на видеоусилитель с логарифмической характеристикой и динамическим диапазоном 60 дБ. Минимальной пороговый сигнал при котором система следит за целью составляет 5*10в-8Вт. Зеркало слежения за целью приводится в движение по азимуту и углу места сервомоторами. Система слежения позволяет определять местоположение воздушных целей на удалении до 19 км. при этом точность сопровождения целей, определяемая экспериментально составляет 0,1 мрад. по азимуту и 0,2 мрад по углу места цели. Точность измерения дальности + 15 см.

Лазерные дальномеры на рубине и неодимовом стекле обеспечивают измерение расстояния до неподвижной или медленно перемещающихся объектов, поскольку частота следования импульсов небольшая. Не более одного герца. Если нужно измерять небольшие расстояния, но с большей частотой циклов измерений, то используют фазовые дальномеры с излучателем на полупроводниковых лазерах. В них в качестве источника применяется, как правило , арсенид галлия. Вот характеристика одного из дальномеров : выходная мощность 6,5 Вт в импульсе, длительность которого равна 0,2 мкс, а частота следования импульсов 20 кГц. Расходимость луча лазера составляет 350*160 мрад т.е. напоминает лепесток. При необходимости угловая расходимость луча может быть уменьшена до 2 мрад. Приемное устройство состоит из оптической системы, а фокальной плоскости которой расположена диафрагма, ограничивающая поле зрения приемника в нужном размере. Коллимация выполняется короткофокусной линзой, расположенной за диафрагмой. Рабочая длина волны составляет 0,902 мкм, а дальность действия от 0 до 400м. В печати сообщается , что эти характеристики значительно улучшены в более поздних разработках. Так, например уже разработан лазерный дальномер с дальностью действия 1500м. и точностью измерения расстояния + 30м. Этот дальномер имеет частоту следования 12,5 кГц при длительности импульсов 1 мкс. Другой дальномер , разработанный в США имеет диапазон измерения дальности от 30 до 6400м. Мощность в импульсе 100Вт, а частота следования импульсов составляет 1000 Гц.

Поскольку применяется несколько типов дальномеров, то наметилась тенденция унификации лазерных систем в виде отдельных модулей. Это упрощает их сборку, а также замену отдельных модулей в процессе эксплуатации. По оценкам специалистов, модульная конструкция лазерного дальномера обеспечивает максимум надежности и ремонтопригодности в полевых условиях.

Модуль излучателя состоит из стержня, лампы-накачки, осветителя, высоковольтного трансформатора, зеркал резонатора. модулятора добротности. В качестве источника излучения используется обычно неодимовое стекло или аллюминиево-натриевый гранат, что обеспечивает работу дальномера без системы охлаждения. Все эти элементы головки размещены в жестком цилиндрическом корпусе. Точная механическая обработка посадочных мест на обоих концах цилиндрического корпуса головки позволяет производить их быструю замену и установку без дополнительной регулировки, а это обеспечивает простоту технического обслуживания и ремонта. Для первоначальной юстировки оптической системы используется опорное зеркало, укрепленное на тщательно обработанной поверхности головки, перпендикулярно оси цилиндрического корпуса. Осветитель диффузионного типа представляет собой два входящих один в другой цилиндра между стенками которых находится слой окиси магния. Модулятор добротности рассчитан на непрерывную устойчивую работу или на импульсную с быстрым запусками. основные данные унифицированной головки таковы: длина волны -1,06 мкм, энергия накачки -25 Дж, энергия выходного импульса — 0,2 Дж, длительность импульса 25нс, частота следования импульсов 0,33 Гц в течение 12с допускается работа с частотой 1 Гц), угол расходимости 2 мрад. Вследствие высокой чувствительности к внутренним шумам фотодиод, предусилитель и источник питания размещаются в одном корпусе с возможно более плотной компоновкой, а в некоторых моделях все это выполнено в виде единого компактного узла. Это обеспечивает чувствительность порядка 5*10 в -8 Вт.

В усилителе имеется пороговая схема, возбуждающаяся в тот момент, когда импульс достигает половины максимальной амплитуды, что способствует повышению точности дальномера, ибо уменьшает влияние колебаний амплитуды приходящего импульса. Сигналы запуска и остановки генерируются этим же фотоприемником и идут по тому же тракту, что исключает систематические ошибки определения дальности. Оптическая система состоит из афокального телескопа для уменьшения расходимости лазерного луча и фокусирующего объектива для фотоприемника. Фотодиоды имеют диаметр активной площадки 50, 100, и 200 мкм. Значительному уменьшению габаритов способствует то, что приемная и передающая оптические системы совмещены , причем центральная часть используется для формирования излучения передатчика, а периферийная часть — для приема отраженного от цели сигнала.

Что такое лазерный дальномер?

Для точного и оперативного измерения относительно небольших расстояний используется бытовой лазерный дальномер, характеристики которого отличаются от приборов профессионального назначения. Устройство представляет собой пластиковый корпус, в который встроены излучатель светового сигнала и его приемник. На специальном дисплее моментально выводится информация о размерах нужного объекта или дальности расположения предметов друг от друга.

Более сложные модели снабжены микропроцессором, который способен проводить некоторые расчеты. Лазерный строительный дальномер может посчитать:

• площадь;
• объем;
• угловые величины;
• неизвестную сторону треугольника;
• разделить расстояние на равное количество отрезков или метраж, подчиняющийся определенной пропорции;
• все найденные параметры могут быть записаны на специальную карту памяти.

Как работает лазерный дальномер?

Изначально высокоточные устройства для измерения расстояния были разработаны для военной промышленности. Со временем эти компактные приборы перекочевали в гражданскую сферу. Принцип работы лазерного дальномера основан на сдвиге фазы отраженного лазерного луча. При включении прибора, встроенный излучатель генерирует световой пучок известной длины волны и частоты. Отраженный от измеряемой поверхности луч воспринимается фотоприемником.

Полученные показания фазы отраженного луча сравниваются с изначальными данными в специальном устройстве – микропроцессоре. После несложных вычислительных операций лазерный дальномер выдает показатель измеренного расстояния. Все эти расчеты производятся в кратчайшие сроки за доли секунды. Погрешность бытовых приборов составляет не более 3 мм, тогда как профессиональные девайсы рассчитывают расстояние с точностью до 1 мм.

Какой дальномер лучше – лазерный или ультразвуковой?

При проведении строительных или ремонтных работ бывает важно быстро и точно измерить расстояние в одиночку, без помощи других людей. Пользоваться стандартной рулеткой не всегда удобно, поэтому в специализированных магазинах представлено огромное множество электронных измерительных приборов. Самый популярный из них – цифровой лазерный дальномер, принцип работы которого был рассмотрен выше

Самый популярный из них – цифровой лазерный дальномер, принцип работы которого был рассмотрен выше.

Встречаются и ультразвуковые модели. Работают они также, как и лазерные, только вместо светового луча посылают звуковую волну. Встроенный приемник засекает отраженный звук, рассчитывает прошедшее от точки начала измерения время и выдает искомое значение. Отличия таких устройств следующие:

1. Дальность измерений
   . У ультразвука она редко превышает 30 м, тогда как лазер можно применять до 200 м.
2. Точность
   . У ультразвуковых моделей она может доходить до 0,5-1% от измеряемой длины, что не всегда приемлемо. При неблагоприятных погодных условиях (снег, дождь) погрешность может увеличиваться.

Зависимость техники от условий

Дальномер имеет два функциональных блока: излучательный, в составе которого есть лазерный диод, и приемник. За счет электромагнитной волны возникает лазерный луч. Сама волна производится дальномером, далее она отражается от рабочей плоскости, будь то полы, стены, потолок или другая рабочая сторона объекта. После этого идет ее возврат в приемник. Каждая волна имеет свою амплитуду и длину. Последний показатель изначально известен вычислителю дальномера, поэтому дальнейшие его вычисления производятся за счет принципа сложения всех длин волн, которые прошли путь до объекта и обратно. После этого выполняется деление данной суммы надвое. А если есть «обрезанная» волна, то и ее показатель приплюсовывается.

Полученная цифра выводится на дисплей прибора. Измерительная величина, то есть метры или сантиметры, устанавливается по личным требованиям.

Дальномер отлично справляется в условиях закрытых помещений, так как в этом случае расстояния имеют небольшие значения, а помехи и вовсе отсутствуют. А что касается природы, то тут есть несколько факторов, которые могут создать погрешности в работе:

Солнце. Зачастую цвет лазеров является красным, поэтому чем ярче поверхность, тем хуже видна конечная точка

Почему это так важно? Потому что дальномер должен уметь обработать сигнал, а он будет слишком слабым, что может повлиять на точность показаний. Поэтому в темное время суток показания лазерного дальномера более точны. Загрязненность окружающей среды

Лучший вариант – если работа проводится за городом, так как воздух там прозрачнее. В условиях загазованности или туманности опять-таки возникает риск возникновения погрешностей. Надежность крепления дальномера. Ручные измерения всегда сопровождаются неточностями. Поэтому лучше для замеров использовать специальный штатив. Кстати, многие современные приборы имеют уже в стандартной комплектации такой элемент. Рабочая поверхность. Если измеряемая плоскость будет иметь темный цвет или шершавую структуру, то луч станет поглощаться. Поэтому для таких целей используют светлую поверхность, которая за счет гладкости и цвета помогает повысить коэффициент отражения.