Jump to content

    

Лазерный дальномер

Добрый день.

 

Появилась задача, в которой необходимо измерять расстояние. В пределах 0,1-15м. Ультразвук не подходит из-за условий работы.

Хотим измерять оптическим датчиком. Теперь есть вопросы. Как это вообще работает?

Почитав на форуме темы об измерении расстояний, сразу раздобыли лазерную рулетку. Вопрос - зачем там шторка? Каков принцип измерения.

Триангуляционный датчик не подходит из-за ограниченности измеряемого расстояния, наличия оптики. Готовых решений тоже найти не удалось.

Остается фазовый или импульсный метод. Подскажите что почитать.

Заранее благодарен.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Какой импульсный!!?

Посчитайте какие задержки будут.

Только фазовый с переносом частоты вниз.

Модулируете лаз. излучение синусоидой, частота кот. определяется мах расстоянием,

(для 15 м - 10МГц)

излучаете, принимаете, далее преобразователь частоты вниз.

Измеряете сдвиг фаз.

Немаловажное это оптика.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На микросхеме TDC-GP1 реализуется импульсный метод, согласно их даташиту тоность 19 мм, меряют задержку распространения света.

Зачем шторка в рулетке непонятно, но она есть во всех рулетках - все они её щелкают при измерении.

Edited by yaroslavic

Share this post


Link to post
Share on other sites

+1. На слэнге шторка обзывается " оптическое короткое замыкание".

Как вариант импульсного - рециркуляционный, принятый импульс - запускает излучаемый через одновибратор (чтобы импульсы не слиплись и частота разумная). Микроконтроллером измеряете две частоты (при работе по цели, и со шторкой в режиме калибровки ), по разности периодов - имеете дальность, преимущество перед чисто импульсным - измеряемые периоды в N (количество импульсов в цикле измерения) больше, накопите 10000 импульсов микроконтроллером, и разрешение выше чем с GP1 будет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
+1. На слэнге шторка обзывается " оптическое короткое замыкание".

Как вариант импульсного - рециркуляционный, принятый импульс - запускает излучаемый через одновибратор (чтобы импульсы не слиплись и частота разумная). Микроконтроллером измеряете две частоты (при работе по цели, и со шторкой в режиме калибровки ), по разности периодов - имеете дальность, преимущество перед чисто импульсным - измеряемые периоды в N (количество импульсов в цикле измерения) больше, накопите 10000 импульсов микроконтроллером, и разрешение выше чем с GP1 будет.

 

А можно об этом подробнее, может ссылку на теорию?Что-то подобного ранее ничего не встречал.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Рециркуляционные - узкоспециальная тематика, пару бумажных статей было, на счёт ссылки сомневаюсь. Когда-то, абсолютно случайно, поступал в аспирантуру по этой тематике. Если интересно - могу на пальцах рассказать подробнее, если что-то надо. Для понимания - видимо достаточно, для изготовления - не уверен. Я занимаюсь разработкой лазерных дальномеров, но у меня за спиной целый коллектив моих сотоварищей, и оптико-механический завод.

Идея рециркуляционного дальномера заключается в том, чтобы собрать автогенератор с жёстким запуском, в периоде колебаний которого присутствует время хода света до цели и обратно, и измерить частоту этого генератора,

что проще, чем измерение одиночного периода с аналогичной точностью. Считается, что обеспечивают разрешение порядка единиц миллиметров, при удивительной простоте. Вроде использовались на заре полупроводниковой дальнометрии для стыковки спутников, обеспечивая дальности по уголковому отражателю в несколько километров и высокоточное измерения расстояния и скорости при примитивной элементной базе. Не путать рециркуляционный автогенератор с генератором с задержанной обратной связью. Ключевым отличием первого является наличие формирователя, т.е. приняли импульс, и стрельнули ответным коротким, форма которого не зависит от задержки.

Имеет принципиальное преимущество перед фазовым при работе в пыли и тумане, т.к. отражение от мутной среды может сильно искажать фазу, а при импульсном методе отражение от цели и от этой самой среды происходит в разное время.

Edited by st232bd

Share this post


Link to post
Share on other sites

Решил задать вопрос здесь, ибо тема уже создана.

 

А какие детекторы используются в лазерных дальномерах?

У лавинных диодов, что я смотрел, скоростные характеристики не шибко, сотни наносекунд.. а у фотодиодов кремниевых чувствительность не сильно велика.

Тем не менее охотничий дальномер в солнечную погоду с маломощным лазером класса1 уверенно работает на километр!..

Share this post


Link to post
Share on other sites

На километр ФЭУ ставят.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ФЭУ ставили раньше. Здоровые они, высоковольтные и дорогие.

Описываемый охотничий - скорее всего на дешёвом кремниевом лавиннике с малым усилением. Хотя если очень дешёвый - может и на p-i-n диоде. Дальность - за счёт статнакопления. С малым усилением и дешёвый - потому что кроме экономии средств - дорогой смысла не имеет, по причине того, что приборы данного класса работают как правило в режиме глубокого ограничения фоном. Т.е. шум от фоновой засветки (дробовый от фототока умноженный на корень из шумфактора лавинника) много больше обнаружительной способности фотоприёмного устройства.

У лавинных диодов, что я смотрел, скоростные характеристики не шибко, сотни наносекунд.. а у фотодиодов кремниевых чувствительность не сильно велика.

 

Кремниевые лавинники данного класса имеют постоянные времени менее чем 1 наносекунда, но это на 50 Ом, реально малошумящий трансимпедансный усилитель оптимизируется под длительность лазерного импульса (20...60 нСек типовое для приборов данного класса).

Брэнд №1 в мире по лавинникам - perkin elmer, #2 - Hamamatsu посмотрите их продукцию.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Это советские ФЭУ были большие. Сейчас для этих целей есть ФЭУ с обьемом в пару куб. см. То же Hamamatsu делает. SPAD для дальномера дороговато будет и оптическое сопряжение плохое из-за маленькой площадки.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На счёт того, что маленькие ФЭУ у HAMAMATSU есть - верю, что их в копеечный охотничий дальномер ставят - нет. Кремниевый лавинник - в розницу по каталогу за несколько десятков у.е. приличный купите. По поводу сопряжения - не согласен. Типовой угол зрения приёмного объектива еденицы милирадиан, есть заветная формула, угол равен отношению диаметра диафрагмы к фокусному расстоянию. Т.е. если ФЭУ - всё равно диафрагма нужна, а при использовании ЛФД - её роль выполняет фоточувствительная площадка диаметром 0.2...0.5 мм. То что ФЭУ продолжают развиваться - согласен, ну и у кремниевых диодов есть чудеса типа SLIK. Для того, чтобы ФЭУ имело преимущество перед лавинником - в очень глубокой темноте работать надо. Мы сами последний раз ФЭУ в дальномер в 1994 году ставили, и ни одного импортного современного прибора не видел, чтобы там написано было ФЭУ (в 70% случаев - тип приёмника указывают в основных характеристиках). Если знаете пример с ФЭУ - дайте ссылочку, действительно интересно посмотреть.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Тем не менее охотничий дальномер в солнечную погоду с маломощным лазером класса1 уверенно работает на километр!..

 

Модель, производитель ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нужно мерить расстояние с точностью не хуже 1 мм, скажем до 50м в нормальных условиях и с подключением к компьютеру. Есть такие дальномеры?

 

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