كيف يعمل جهاز تحديد المدى بالليزر
جهاز تحديد المدى بالليزر، المعروف أيضًا باسم مقياس المسافة بالليزر، هو جهاز يقيس المسافات باستخدام شعاع الليزر في السيناريوهات التي لا تستطيع فيها الطرق الأخرى القيام بذلك. ولكن كيف يقوم جهاز تحديد المدى بالليزر بعمله؟ دعنا نتعرف على كيفية عمل جهاز تحديد المدى بالليزر.
تصنيع جهاز تحديد المدى بالليزر
يتكون جهاز تحديد المدى بالليزر العادي من أربعة مكونات رئيسية:
جهاز إرسال الليزر: يقوم مسدس الليزر الصغير الموجود داخل جهاز تحديد المدى بإطلاق ضوء الليزر نحو أي شيء تشير إليه.
المستقبل: ينتظر جهاز التقاط الضوء الخاص ضوء الليزر نفسه ليعود إلى الهدف.
مؤقت: يقيس المؤقت الفاصل الزمني بين انبعاث نبضة الليزر واكتشافها.
المعالج: يستخدم المعالج الموجود داخل جهاز تحديد المدى الوقت المسجل وسرعة الضوء لمعرفة المسافة الدقيقة للهدف.
مبدأ عمل جهاز تحديد المدى بالليزر
تخيل أنك تلعب لعبة التقاط الكرة مع صديق. ترمي الكرة، وتستغرق بعض الوقت للوصول إلى صديقك. الآن، إذا كنت تعرف السرعة التي تتحرك بها الكرة، وقمت بقياس الوقت الذي استغرقته الكرة للوصول إلى صديقك، فيمكنك حساب المسافة بينكما.
يعمل جهاز تحديد المدى بالليزر على مبدأ مماثل. فهو يرسل شعاعًا من الضوء (الليزر) نحو الهدف. وينتقل هذا الضوء بسرعة لا تصدق - سرعة الضوء، وهي معروفة. وعندما يصل الليزر إلى الجسم، فإنه يرتد نحو جهاز تحديد المدى. ويقيس جهاز تحديد المدى الوقت الذي استغرقه الضوء للعودة.
بما أننا نعلم أن سرعة الضوء هي 300000 كيلومتر في الثانية، فيمكننا استخدام قياس الوقت هذا لحساب المسافة التي قطعها الضوء. صيغة حساب المسافة هي:
المسافة = سرعة الضوء * الزمن / 2
يجب تقسيم المسافة إلى اثنين لأن الليزر قطع مسافة ذهابًا وإيابًا. هكذا يعمل جهاز تحديد المدى بالليزر! الأمر أشبه بلعبة التقاط فائقة السرعة وعالية التقنية باستخدام شعاع من الضوء.
ومع ذلك، تفترض هذه الصيغة أن سرعة الضوء ثابتة في الوسط. في الواقع، يمكن أن تختلف سرعة الضوء اعتمادًا على عوامل مثل درجة الحرارة والضغط والرطوبة وجزيئات الغبار في الهواء. لذلك، قد تكون هناك حاجة إلى بعض التصحيحات لمراعاة هذه الاختلافات.
استخدامات جهاز تحديد المدى بالليزر
تستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر في تطبيقات متنوعة عبر الصناعات. ومن بينها:
- المسح: تُستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر لقياس المسافات والزوايا والارتفاعات وإحداثيات المعالم والهياكل الأرضية. ويمكن أيضًا دمجها مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ونظام المعلومات الجغرافية (GIS) لإنشاء خرائط ونماذج دقيقة.
- الصيد: يستطيع الصيادون استخدام أجهزة تحديد المدى بالليزر لقياس المسافة إلى الهدف. كما يمكنهم دمج أجهزة تحديد المدى مع الحاسبات الباليستية والمناظير لتحسين الدقة والسلامة.
- العسكرية: تُستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر في تحديد الأهداف والاستطلاع والمراقبة والتحكم في إطلاق النار. كما يمكن تركيبها على المركبات والطائرات والطائرات بدون طيار والأسلحة لتعزيز قدراتها وأدائها.
- الهندسة: تُستخدم أجهزة تحديد المدى بالليزر لقياس أبعاد وأشكال ومواضع وحركات الأشياء والهياكل. كما يمكن استخدامها أيضًا لمراقبة الجودة والتفتيش والمحاذاة والمعايرة والاختبار.
- البناء والعمل: يضمن جهاز تحديد المدى بالليزر قياسات دقيقة للمسافة والتي تعتبر ضرورية للتخطيط الدقيق للمشروع وتنفيذه في البناء.
- الجولف: تساعد أجهزة تحديد المدى لاعبي الجولف على وضع استراتيجية لضرباتهم التالية من خلال إعطائهم المسافة الدقيقة. ويمكن استخدامها أيضًا للتدريب والتحليل والتحسين في أماكن أخرى.
كيفية استخدام جهاز تحديد المدى بالليزر
كما ذكرنا سابقًا، يمكن استخدام جهاز تحديد المدى بالليزر في العديد من الحالات. دعنا نرى كيفية استخدام جهاز تحديد المدى بالليزر للصيد.
الخطوة 1. تأكد من وضوح الرؤية للهدف. اضغط على زر الطاقة.
الخطوة 2. وجه جهاز تحديد المدى نحو الهدف.
الخطوة 3. اضغط على الزر مرة أخرى للحصول على قراءة المسافة.
هذا كل شيء. يمكن أن يساعدك جهاز تحديد المدى بالليزر في قياس المسافات بسهولة.
أنواع أجهزة تحديد المدى بالليزر
يمكن تصنيف أجهزة تحديد المدى بالليزر إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على آليات عملها: أجهزة تحديد المدى النبضية، وأجهزة تحديد المدى الموجية المستمرة، وأجهزة تحديد المدى ذات التحول الطوري.
أجهزة تحديد المدى بالليزر حسب زمن الرحلة: وهي أكثر أنواع أجهزة تحديد المدى بالليزر شيوعًا. وهي تعمل عن طريق قياس الوقت الذي تستغرقه نبضة الليزر للانتقال إلى الهدف والعودة.
أجهزة تحديد المدى بالليزر ذات التحول الطوري: تستخدم هذه الأجهزة شعاع ليزر مستمر وتقيس التحول الطوري للشعاع لتحديد المسافة إلى الهدف.
أجهزة تحديد المدى بالليزر التداخلي: وهي أكثر أنواع أجهزة تحديد المدى بالليزر دقة، ولكنها أيضًا الأكثر تكلفة. وهي تستخدم نمط التداخل بين شعاعي ليزر لقياس المسافة إلى الهدف.
التقدم التكنولوجي
تم تطوير أول جهاز لقياس المسافات بالليزر في أوائل ستينيات القرن العشرين. وكان أول جهاز لقياس المسافات بالليزر متاحًا تجاريًا هو Barr & Stroud LF1 في عام 1965. وعلى مر السنين، تطورت تكنولوجيا قياس المسافات بالليزر بشكل كبير. ومن بين الابتكارات الحديثة:
- التصغير: أصبحت أجهزة تحديد المدى بالليزر أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر قابلية للحمل. كما يمكن دمجها مع الهواتف الذكية والكاميرات والساعات والنظارات وما إلى ذلك.
- التحول الرقمي: أصبحت أجهزة قياس المسافات بالليزر أكثر ذكاءً وتفاعلية وترابطًا. كما يمكنها عرض البيانات وتخزينها ومعالجتها ونقلها بتنسيقات ومنصات مختلفة.
- التحسين: أصبحت أجهزة تحديد المدى بالليزر أكثر دقة وموثوقية وتنوعًا. على سبيل المثال، يمكن لوحدة تحديد المدى بالليزر ذات الطول الموجي ERDI 1535 أيضًا التكيف مع بيئات وظروف ومهام مختلفة. كما يمكنها أيضًا تعويض الميل والضغط الجوي.
لقد جعلت هذه التطورات التكنولوجية أجهزة تحديد المدى بالليزر أكثر سهولة في الوصول إليها وبأسعار معقولة ومفيدة لأغراض ومستخدمين مختلفين.
خاتمة
هذه هي الطريقة التي تعمل بها أجهزة تحديد المدى بالليزر لقياس المسافة إلى الهدف. وهي تعمل على أساس طرق القياس باستخدام زمن الرحلة أو الموجة المستمرة أو تحول الطور. ولها تطبيقات متنوعة في مختلف الصناعات مثل المسح والصيد والعسكرية والهندسة والرياضة.
كما أنها حققت تقدمًا كبيرًا من حيث التصغير والرقمنة والتحسين. تعد أجهزة تحديد المدى بالليزر أداة مهمة لتوفير قياسات دقيقة وموثوقة للمسافة في مواقف ومهام مختلفة.
