Lazer Mesafe Ölçüm Teknolojisi - Lazer Darbeli Mesafe Ölçüm Bilgi Paylaşımı

I. Lazer Mesafe Ölçme Teknolojisinin Prensipleri

Lazer Işını Emisyonu : Elektrik akımıyla uyarılan bir lazer diyot veya diğer lazer cihazları, yüksek yoğunluklu, yüksek monokromatik ve oldukça yönlendirilmiş bir lazer ışını üretir.

1. Lazer mesafe bulma teknolojisi, ışık hızı ve zaman arasındaki ilişkiye dayanır ve bir hedeften yansıtılan ve mesafeyi hesaplamak için kökene geri dönen yüksek hızlı lazer ışınlarını kullanır. Prensipleri esas olarak aşağıdaki hususları kapsar:

2. Lazer Işınının İletimi ve Alımı : Lazer ışını, optik bir sistem tarafından yayılarak hedefi aydınlatır ve bir dedektöre geri yansır.

3. Işık Hızı : Işığın vakumdaki hızı saniyede yaklaşık 299.792.458 metredir ve lazer mesafe ölçmenin temelini oluşturur.

4. Zaman Hesaplaması : Mesafe ölçer, emisyondan alıma kadar geçen zaman aralığını kaydeder.

5. Mesafe Hesaplaması : "Hız, mesafe bölü zaman" formülü kullanılarak, kaydedilen zaman aralığı ve ışık hızı kullanılarak hedef ile mesafe ölçer arasındaki mesafe hesaplanabilir.

II. Lazer Mesafe Ölçme Teknolojisinin Kullanım Yöntemleri

Lazer mesafe ölçme teknolojisinin uygulanması nispeten basit olsa da, doğru ve güvenilir ölçümler sağlamak için ayrıntılara dikkat etmek çok önemlidir.

1. Lazer Mesafe Ölçerin Doğru Kullanımı : Öncelikle operatörler mesafe ölçerin kılavuzunu dikkatlice okumalı ve işlevleri ve işlemleri hakkında bilgi sahibi olmalıdır. Ölçüm yapmadan önce lazer ışınının hedefe doğrultulduğundan emin olun ve odaklamayı hassasiyet için ayarlayın.

2. Ölçüm Hatalarından Kaçınma : Doğruluğu garantilemek için, ölçümler sırasında paraziti en aza indirmek esastır. Örneğin, mesafe ölçer ile hedef arasında hiçbir engel olmadığından emin olun ve atmosferik nem, duman veya sisten kaynaklanan rahatsızlıkları azaltın.

3. Uygun Ölçüm Modunu Seçme : Lazer mesafe ölçerler genellikle tek nokta veya sürekli ölçüm gibi çeşitli ölçüm modları sunar. Belirli ihtiyaçlara göre uygun modu seçin.

4. Ölçüm Sonuçlarını Değerlendirme : Ölçümden sonra sonuçların doğruluğunu dikkatlice değerlendirin. Birden fazla ölçüm alıp bunların ortalamasını almak hataları azaltmaya yardımcı olabilir. Ayrıca sonuçları diğer ölçüm yöntemleriyle karşılaştırmak mesafe ölçerin doğruluğunu doğrulayabilir.

III. Lazer Mesafe Ölçme Teknolojisinin Uygulamaları

Lazer mesafe bulma teknolojisi çeşitli alanlarda yaygın uygulamalar bulmaktadır. İşte kullanıldığı bazı yaygın senaryolar:

1. Mimari Araştırma : Mimarlık alanında, lazer mesafe bulma teknolojisi binaların kat planlarının ve üç boyutlu haritalarının ölçülmesine ve çizilmesine yardımcı olur. Ayrıca hassas boyut ölçümlerini ve yerleşim planlamasını kolaylaştırır.

2. Jeolojik Araştırmalar : Jeolojik araştırmalarda, lazer mesafe ölçerler arazi yüksekliklerini ve zemin yükseklik farklarını ölçmek için kullanılır ve jeolojik araştırma ve afet uyarı sistemleri için değerli veri desteği sağlar.

3. Askeri Uygulamalar : Lazer mesafe ölçme teknolojisinin askeri alanda, özellikle uzun menzilli topçu ateşi ve drone navigasyonu gibi uzak hedeflerin tanımlanması ve ölçülmesinde yaygın uygulamaları vardır.

4. Robot Navigasyonu : Bu teknoloji robot navigasyonunda ve algılamasında kullanılır. Robot ile engeller arasındaki mesafeyi ölçerek robotların çarpışmalardan kaçınmasına ve en uygun yolları planlamasına yardımcı olur.

5. Akıllı Evler : Lazer mesafe ölçme teknolojisi, akıllı evlerde insan algılama ve mesafe tespitine katkıda bulunarak akıllı cihazların insan davranışlarına ve ihtiyaçlarına daha iyi yanıt vermesini sağlar.

Farklı ölçüm yöntemlerine göre, lazer mesafe bulma, darbe mesafe bulma ve faz mesafe bulma olarak kategorize edilebilir. İlki, hassasiyetin en önemli öncelik olmadığı askeri ve mühendislik araştırmaları için uygun olan daha düşük ölçüm doğruluğu sunar. İkincisi daha yüksek doğruluk sağlar ve jeodezik ve mühendislik araştırmalarında yaygın olarak kullanılır.

Lazer Darbeli Mesafe Ölçme Girişi

1. Lazer Darbe Mesafe Bulma Prensibi

Işık hızı sabit olduğundan ve ışık düz bir çizgide hareket ettiğinden, ölçülecek mesafe boyunca ışık huzmesinin gidiş-dönüş seyahat süresini ölçerek, iki nokta arasındaki düz çizgi mesafesi hesaplanabilir. Lazer darbeli mesafe bulmanın prensibi, zamanlayıcının bir lazer darbesi yayarak başlamasını ve geri dönen lazer darbesini alarak durmasını kontrol etmektir. Bu, ölçülecek mesafe boyunca lazer huzmesinin gidiş-dönüş seyahat süresini ölçerek mesafe bulma işlemini tamamlar.

2. Lazer Darbe Mesafe Ölçerinin Yapısı

Lazer darbeli mesafe ölçerin basitleştirilmiş yapısal diyagramı Şekil 6-18'de gösterilmiştir. Çalışma süreci kabaca şu şekildedir: Mesafe ölçer hedefe doğrultulduğunda, lazer güçlü ve dar bir ışık darbesi yayar. Bu ışık darbesi, diverjans açısını sıkıştırmak için iletici teleskoptan geçer. Örnek olarak yakut lazeri ele alırsak, ışın diverjans açısı genellikle birkaç miliradyandır ve iletici teleskop aracılığıyla birkaç onda bir miliradyana sıkıştırılır. Böyle bir ışık darbesi, 10 km mesafeye vurulduğunda, yalnızca birkaç metre çapında bir ışık noktası oluşturacaktır. Işık darbesi yayıldığında, bunun çok küçük bir kısmı hemen iki ayna tarafından alıcı teleskopa yansıtılır. Bir filtreden geçtikten sonra, ışık darbesini bir elektrik sinyaline dönüştüren fotoelektrik dönüştürücüye ulaşır. Bu elektrik darbesi, amplifikasyon ve şekillendirmeden sonra, zamanlamayı başlatmak için zaman ölçüm sistemine gönderilir. Hedefe doğru yönlendirilen ışık darbesinin, hedefin dağınık yansıması nedeniyle her zaman bir kısmı geri yansır. Bu yansıyan ışık alıcı teleskopa girer, filtreden, fotoelektrik dönüştürücüden, amplifikasyon ve şekillendirme devresinden geçer ve zamanlamayı durdurmak için zaman ölçüm sistemine girer. Zaman ölçüm sistemi tarafından kaydedilen zaman hesaplanır ve doğrudan monitörde görüntülenir, mesafe ölçerden hedefe olan mesafeyi gösterir.

3. Lazer Darbeli Mesafe Ölçerlerde Işık Darbeleri İçin Gereksinimler

Ölçüm aralığını genişletmek ve ölçüm doğruluğunu iyileştirmek için, mesafe ölçerin ışık darbeleri için aşağıdaki gereksinimleri vardır:

(1) Işık darbesinin yeterli yoğunlukta olması gerekir.

Işının yönlülüğü nasıl iyileştirilirse iyileştirilsin, kaçınılmaz olarak belli bir sapmaya sahip olacaktır. Havanın ışığı emmesi ve saçmasıyla birlikte, hedef ne kadar uzaksa, yansıyan ışık o kadar zayıf olur veya hiç alınamayabilir. Daha uzun mesafeleri ölçmek için, ışık kaynağı yüksek güç yoğunluğuna sahip ışık yaymalıdır.

(2) Işık darbesinin yönlülüğü iyi olmalıdır.

Bu iki amaca hizmet eder. Bir yandan, ışık enerjisini daha küçük bir katı açı içinde yoğunlaştırabilir, gizliliği artırırken daha uzun bir atış mesafesi sağlayabilir. Diğer yandan, hedefin yerini doğru bir şekilde belirleyebilir.

(3) Işık darbesinin monokromatikliği iyi olmalıdır.

İster gündüz ister gece olsun, havada her zaman çeşitli kaçak ışıklar olacaktır ve bunlar genellikle yansıyan ışık sinyalinden çok daha güçlüdür. Bu kaçak ışıklar ve ışık sinyali alıcı sisteme birlikte girerse, ölçüm imkansız hale gelir. Şekil 6-18'deki filtre, ışık sinyalinden yalnızca tek renkli ışığın geçmesine izin vererek, kaçak ışığın diğer frekanslarını engeller. Açıkça, ışık darbesinin tek renkliliği ne kadar iyiyse, filtreleme etkisi de o kadar iyi olur ve alıcı sistemin sinyal-gürültü oranını etkili bir şekilde iyileştirir ve ölçüm doğruluğunu sağlar.

(4) Işık darbesinin genişliği dar olmalıdır.

Bir ışık darbesinin genişliği, flaşın "oluşumu" ve "sönmesi" arasındaki zaman aralığını ifade eder. Daha dar bir ışık darbesi genişliği, yansıyan ışık ile yayılan ışık arasındaki örtüşmeyi önleyebilir. Işığın yüksek hızı nedeniyle, mesafe ölçerden hedefe olan ölçüm mesafesi 15 km ise, ışık darbesi için gidiş-dönüş süresi yalnızca saniyenin on binde biri kadardır. Bu nedenle, ışık darbesi genişliği normal ölçüm için saniyenin on binde birinden çok daha az olmalıdır. Daha yakın mesafeler için, ışık darbesinin daha da dar olması gerekir.

Günümüzde mesafe ölçerlerde kullanılan lazerler arasında yakut lazerler, neodim cam lazerler, karbondioksit lazerler, yarı iletken lazerler vb. yer almaktadır. Katı hal lazerleri genellikle uzun menzilli mesafe ölçerlerde darbeli ışık kaynağı olarak kullanılırken, yarı iletken lazerler daha çok kısa menzilli mesafe ölçerlerde kullanılır.

4. Lazer Dev Darbelerinin Üretimi

Mesafe ölçümünde kullanılan ışık darbelerinin gücü çok yüksektir, tipik olarak bir megawatt'ın üzerinde bir tepe gücü ve onlarca nanosaniyeden daha az bir darbe genişliği vardır. Bu tür ışık darbelerine sıklıkla "dev darbeler" denir. Genel lazer darbeleri dev darbeler değildir. Daha geniş bir darbe genişliğine (yaklaşık 1 ms) ve yetersiz darbe gücüne sahiptirler, bu nedenle mesafe ölçümü gereksinimlerini karşılayamazlar. Bölüm 4.6'da tanıtılan Q-anahtarlama tekniğini benimseyerek, lazer mesafe ölçümü gereksinimlerini karşılayacak şekilde yapılabilir.

5. Mesafe Gösterimi

Darbe aralığında darbelerin gidiş-dönüş süresi çok kısadır, bu nedenle zamanlama için titreşim sayısını kaydetmek için genellikle yüksek frekanslı salınımlı kristaller kullanılır. [Not: Orijinal metinde "A.10"dan sonra bir biçimlendirme hatası veya eksik bilgi var gibi görünüyor. Bir şekil veya diyagrama referans olduğu varsayılarak, çeviride göz ardı edilebilir veya uygun bir açıklama ile değiştirilebilir.] Bu tür ekipmanların temel blok diyagramı şekilde gösterilmiştir.

Yayılan referans optik darbesi alıcıya girdiğinde ve bir elektrik darbesine dönüştürüldüğünde, Şekil 6-19'daki "ana kapıya" (ana kapı devresi) girilir ve bu da aynı anda ana kapıyı açar. Bu sırada, kuvars kristal osilatörü tarafından üretilen elektrik darbeleri ana kapıdan geçer ve saymaya başlayan sayaca girer. Aynı anda, dijital ekran sürekli olarak sayaç tarafından kaydedilen elektrik darbelerinin sayısını gösterir. Yansıyan optik darbe sinyali alıcıya girdiğinde ve ana kapıya girilen bir elektrik darbesine dönüştürüldüğünde, ana kapı hemen kapanır ve kuvars kristal osilatörü tarafından üretilen elektrik darbesi sinyali artık sayaca giremez ve bu da sayacın saymayı durdurmasına neden olur. Monitörde görüntülenen sayı, optik darbenin yayıldığı andan geri dönene kadar geçen sürede osilatör tarafından üretilen elektrik darbelerinin sayısını temsil eder.

Lazer darbeli mesafe ölçerlerin menzil doğruluğu çoğunlukla "metre" mertebesindedir ve bu, yüksek hassasiyetin gerekmediği askeri ve mühendislik araştırmalarındaki belirli projeler için uygundur. Darbe yöntemleri ayrıca uzun mesafeli mekansal ölçümler için de kullanılır çünkü uzak alanlar için "metre" mertebesindeki bir ölçüm hatası zaten oldukça yüksek hassasiyet olarak kabul edilir.

Bugünkü paylaşımımızı okuduğunuz için teşekkür ederim, artık sona erdi.