Лазерные технологии измерения расстояний

Теги

Исходя из физических принципов, технологии измерений расстояний оптическими методами можно разбить на следующие категории:
  • триангуляционные 
  • времяпролётные 
  • интерферометрические 
  • фазового сдвига 
  • частотной модуляции.

Триангуляция - геометрический метод, используемый для измерения расстояний. Сам метод оптической триангуляции не обязательно предполагает использование лазеров, но использование лазерного излучения расширяет его возможности.

Способы и методы измерения расстояний лазером

Триангуляционный метод контроля основан на расчете искомого расстояния через соотношения треугольника. Он позволяет измерять как значение расстояния от датчика до контролируемого объекта, так и его относительное изменение.

Контролируемое расстояние может иметь масштаб от нескольких микрометров (например, при контроле поверхности кристаллов микроэлектроники) до сотен и тысяч метров (при геодезических применениях).

Датчики, использующие принцип триангуляции, широко применяются в промышленности для измерения малых дистанций и формы предметов.

Времяпролетный метод (или импульсный метод) – основан на измерении времени прохода лазерного импульса от измерительного прибора до цели и обратно. Такие методы обычно используются для измерения больших расстояний, от сотен метров до тысяч километров.

Точность устройств для измерения расстояний времяпролетным методом зависит от параметров лазерного импульса, быстродействия электроники фотоприемной схемы, и варьируется от нескольких миллиметров до нескольких метров.

Интерферометрический контроль позволяет измерять малые перемещения с точностью до десятых долей длины световой волны. Метод применяется для контроля механических перемещений в прецизионных механических устройствах.

К недостаткам метода следует отнести неоднозначность результата измерений при перемещениях больших, чем длина волны света, используемого для измерения, а также малую скорость проведения измерений.

Метод фазового сдвига основывается на использовании непрерывного лазерного излучения, модулированного по интенсивности. Этот метод широко используется в недорогих бытовых дальномерах, предназначенных для измерения расстояний до 100 метров.

Дальномеры на основе метода фазового сдвига позволяют измерять расстояния с миллиметровой точностью.

В измерениях по методу частотной модуляции варьируется не интенсивность, а частота лазерного излучения. Этот метод меньше подвержен влиянию внешних помех, так как частота света, в отличие от его интенсивности, не меняется при направлении луча на неоднородную поверхность или за счет движения атмосферы.

Метод частотной модуляции работает на малых и на больших расстояниях. Однако для дальномеров с частотной модуляцией света нужны лазеры с монохроматическим, изменяющимся по заданному закону излучением, электроника высокого класса, и поэтому они весьма дороги.

Преимущества и недостатки методов измерения расстояний с помощью лазера