Jump to content

    

лазерный дальномер

долго думал, куда запостить тему: сюда или для начинающих...

объясните плз принцип действия лазерного дальномера (да или хотя бы просто радиорадара)

сам принцип понятен - меряем разницу времени между посылом сигнала и приемом отраженного

главный вопрос - как посчитать эту разницу времени?

учитывая скорость света в 300млн.м/с и расстояние до объекта, к примеру, в метр. получим время прихода сигнала: 2*1/300000000с

чем посчитать такие величины?

Share this post


Link to post
Share on other sites
долго думал, куда запостить тему: сюда или для начинающих...

объясните плз принцип действия лазерного дальномера (да или хотя бы просто радиорадара)

сам принцип понятен - меряем разницу времени между посылом сигнала и приемом отраженного

главный вопрос - как посчитать эту разницу времени?

учитывая скорость света в 300млн.м/с и расстояние до объекта, к примеру, в метр. получим время прихода сигнала: 2*1/300000000с

чем посчитать такие величины?

 

Думается мне что меряют разницу фаз между сигналом источника и приемника.

Share this post


Link to post
Share on other sites

а как ее меряют?

посылают синусоиду (яркость от 0 до 1 по синусу), а потом сравнивают?

так должна быть "опорная" яркость - максимальная яркость отраженного луча. А как ее получить, если местность неизвестная и мы не знаем, на каком расстоянии находится объект, а значит и яркость отраженного луча (чем дальше объект, тем максимальный уровень пришедшего обратно пучка света ниже)

Share this post


Link to post
Share on other sites

В радиолокации широко используется ЛЧМ-модуляция. Думаю, здесь тоже что-то подобное.

Share this post


Link to post
Share on other sites

а как на счет лазерного сканера?

есть 3-хмерный объект, лежащий на столе. Его сканируют этой хренью и получают этот объект на компутере

там ведь разрешение в миллиметры

Share this post


Link to post
Share on other sites
а как на счет лазерного сканера?

там ведь разрешение в миллиметры

Как раз-таки ЛЧМ очень удобно. Смешиваем входной и выходной сигнал. Частота биений линейно зависит от расстояния.

Это я так думаю. Как на самом деле эти сканеры устроены я не знаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Лазерные дальномеры бывают разными. Основные варианты:

 

1. Импульсные на основе мощного твердотельного (либо газового) лазера. Имеют большую дальность измерения по диффузно отражающим поверхностям за счет большой мощности в импульсе (мегаватты). Довольно дороги, основное применение - дальномеры в прицелах и комплексах управления огнем. Точности, как правило, >2 м

 

2. Импульсные на основе полупроводниковых лазеров, дальность не очень велика (порядка километра, хотя это уже от цели зависит - по зданию больше, по человеку, автомобилю меньше и т.д.). Реализуются за счет работы лазера на частоте и накопления сигнала с последующей корелляционной обработкой. Наиболее дешевы - много вариантов в бытовом секторе. Точности: 0.3..2 м.

 

3. Фазовые. Обычно работают по отражателю (триппель-призме), имеют высокую точность (мм). Точность достигается за счет переноса частоты измерения в НЧ область, при котором сохряняются фазовые соотношения, что позволяет легко измерить малые времена в исходном сигнале. Используются широко в геодезии, строительстве. Без отражателя работают на небольшие дальности - пара сотен метров.

Share this post


Link to post
Share on other sites

а можно подробней про третий тип?

могу ли я на основе указки собрать свой "радар"?

 

обычно как раз используют не фазные, а на измерении времени прохождения света туда-обратно (пурум-пум)

вот каким образом они время считают?

счетчики времени отпадают из-за нереальной частоты (чтобы точность была 1м, надо инкрементировать счетчик с частотой 300МГц)

есть мысль, что на постоянной времени заряда конденсатора: послали световой пучок и одновременно заряжаем конденсатор малой емкости высоким напряжением до прихода света обратно. А потом меряем напряжения на кондере. Но функция эта нелинейна, да и наверно результат сильно зависит от внешних факторов (температура, заряд батареек и т.п.)

Edited by Voice2001

Share this post


Link to post
Share on other sites
а как ее меряют?

посылают синусоиду (яркость от 0 до 1 по синусу), а потом сравнивают?

так должна быть "опорная" яркость - максимальная яркость отраженного луча. А как ее получить, если местность неизвестная и мы не знаем, на каком расстоянии находится объект, а значит и яркость отраженного луча (чем дальше объект, тем максимальный уровень пришедшего обратно пучка света ниже)

Синусоидальный сигнал для этой цели весьма плох, ибо высокая частота модуляции ограничивает диапазон, а низкая - разрешение. Лучше использовать модулированный самосинхронизирующимся кодом (типа Баркера) луч. Никто не ловит отражение определенной амплитуды, всегда синхронизируются по форме отраженного сигнала.

 

счетчики времени отпадают из-за нереальной частоты (чтобы точность была 1м, надо инкрементировать счетчик с частотой 300МГц)
А что нереального в инкрементировании счетчика с частотой 300 МГц? Довольно низкая частота, современная элементная база позволяет это делать как минимум на порядок - два быстрее.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Советую посмотреть в сторону ультразвуковых дальномеров. Если вы не специалист, врядли у вас получится отъюстировать оптическую часть системы даже для бытового полупроводникового лазерного дальномера.

Share this post


Link to post
Share on other sites
вот каким образом они время считают?

счетчики времени отпадают из-за нереальной частоты (чтобы точность была 1м, надо инкрементировать счетчик с частотой 300МГц)

есть мысль, что на постоянной времени заряда конденсатора: послали световой пучок и одновременно заряжаем конденсатор малой емкости высоким напряжением до прихода света обратно. А потом меряем напряжения на кондере. Но функция эта нелинейна, да и наверно результат сильно зависит от внешних факторов (температура, заряд батареек и т.п.)

Измерение времени в таком диапазоне чаще всего выполняют с помощью время амплитудного преобразования - заряд емкости от источника тока, а не через сопротивление, а далее можно просто АЦП или .... Лучшие образцы имеют разрешение 1 псек, стандартно 10 псек. Более подробно об этом можно почитать в книге Курашев, Рехин - "Измерение времени в экспериментальной физике", или почитать журнал "Приборы и техника эксперимента" за 80-е годы. Это не так сложно как кажется.

Способов существует масса, я привел Вам только один. Вам возможно подойдет нониусный метод, но лучше почитать книгу, она хоть и старенькая, но практически все методы с тех пор не изменились.

Share this post


Link to post
Share on other sites
а можно подробней про третий тип?

Фазовый способ заключается в следующем. На дистанцию излучается модулированный сигнал, например, частотой 15 МГц (длина волны 10 м), и генерируется еще местный гетеродинный сигнал, отличающийся от излученного на небольшую величину - например, 1.5 кГц, т.е. соотношение несущей и разницы между частотами 1е4. Далее отраженный от цели сигнал смешивается (перемножается) с гетеродинным, что дает суммарную и разностные составляющие. Суммарная нас не интересует (она 30.0015 МГц), а разностная получается как раз 1.5 кГц. Кроме этого, измерительная частота и гетеродинная еще смешиваются на другом смесителе для получения опорной частоты в 1.5 кГц.

 

Таким образом, получаем две частоты по 1.5 кГц, но та, что получилась смешением отраженной от цели будет задержана (сдвинута по фазе) относительно опорной. При смешении фазовые соотношения остаются неизменными - в этом главный момент, для чего все эти преобразования частот и делаются, и так как преоразование частоты произошло в 10000 раз, то и временной сдвиг тоже увеличился в такое же количество раз. Так, скажем, изменение дальности на 1 см дает задержку прохождения света всего 66.7 пс, то после преобразования эта задержка будет уже 6.67 мкс, что измерить уже не составит труда.

 

Есть нюанс. Прохождение сигнала по электрическим цепям само по себе дает сопоставимые задержки (десятки и сотни пикосекунд). Кроме того, эти задержки нестабильны и подвержены дрейфу от напряжения питания, температуры, старения. Поэтому крайне желательно делать преобразование частоты как можно ближе к приемнику. В идеале - прямо на фотоприемнике, а потом уже просто работать с НЧ сигналом (1.5 кГц). Данное требование хорошо реализуется на ФЭУ - там можно смешение производить прямо на фотокатоде. Старые фазовые дальномеры так и делались. Как сейчас делают, не знаю, вроде, на фотодиодах научились получать результат.

 

Ну, про лазерную указку в качестве базы для дальномера лучше сразу забыть. :) Если сможете сделать все остальное, то и лазер, и оптику найдете без проблем.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Есть нюанс. Прохождение сигнала по электрическим цепям само по себе дает сопоставимые задержки (десятки и сотни пикосекунд). Кроме того, эти задержки нестабильны и подвержены дрейфу от напряжения питания, температуры, старения.

Старые фазовые дальномеры так и делались. Как сейчас делают, не знаю, вроде, на фотодиодах научились получать результат.

 

Все бы вам перевести в электричество и оцифровать... :)

 

Про интерферометр Майкельсона слышали?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Все бы вам перевести в электричество и оцифровать... :)

 

Про интерферометр Майкельсона слышали?

С какой стороны тут интерферометр? Вы, часом, дальномер с измерителями перемещений (интерференционными) не путаете?

Share this post


Link to post
Share on other sites
С какой стороны тут интерферометр? Вы, часом, дальномер с измерителями перемещений (интерференционными) не путаете?

 

Ничего я не путаю, это просто ближняя дальнометрия, ведь расстояние измеряем :)

Впрочем, тут она не к месту, да.

 

Кстати, приборами на основе интерферометра Майкельсона можно измерять расстояния до 10 метров. А еще ведь наверняка есть подобные интерференционные схемы для диапазона радиоволн.

 

 

Автору темы советую поискать книжки по оптическим локационным системам и повторить физ. оптику. Вряд ли вот так просто, без специальных знаний, получится сделать прибор из лазерной указки.

Да и вообще, у меня мнение, что всякое подобное радиолюбительство -- это форма онанизма.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this