درک اجزای یک محدوده لیزر

دامنه های لیزر به ابزارهای ضروری در زمینه های مختلف از ورزش و ساخت و ساز گرفته تا تحقیقات نظامی و علمی تبدیل شده اند. این دستگاه ها با انتشار پالس های لیزر و تجزیه و تحلیل بازتاب های آنها ، مسافت ها را با دقت قابل توجهی اندازه گیری می کنند. برای قدردانی از نحوه کار آنها ، تجزیه مؤلفه های اصلی آنها ضروری است. در این مقاله ، قسمت های اصلی یک دامنه لیزر و نقش آنها در ارائه اندازه گیری های دقیق را بررسی خواهیم کرد.

1. دیود لیزر (امیتر)

در قلب هر محدوده لیزری دیود لیزر است که پرتو نور منسجم را که برای اندازه گیری استفاده می شود ، تولید می کند. به طور معمول در طیف مادون قرمز نزدیک (به عنوان مثال ، طول موج 905 نانومتر یا 1550 نانومتر) کار می کند ، دیود پالس های کم و متمرکز از نور را منتشر می کند. انتخاب طول موج ، ایمنی (برای محافظت از چشمان انسان) و عملکرد در شرایط مختلف محیطی را تعادل می بخشد. دیودهای با کیفیت بالا از شدت پرتو مداوم ، برای دقت دوربرد بسیار مهم هستند.

2. سیستم لنز نوری  

سیستم لنز نوری دو عملکرد اصلی را ارائه می دهد:

- COLLIMATION: پرتو لیزر ساطع شده باریک می شود و به یک پرتو موازی تراز می شود تا پراکندگی از فاصله به حداقل برسد.

- تمرکز: برای بازگشت نور منعکس شده ، لنزها فوتون های پراکنده را بر روی ردیاب متمرکز می کنند.

راه های پیشرفته پیشرفته ممکن است شامل لنزهای قابل تنظیم یا قابلیت بزرگنمایی برای سازگاری با اندازه های مختلف یا مسافت های هدف باشد.

3. PhotoDetector (گیرنده)

PhotoDetector - از نظر یک فوتودیود بهمن (APD) یا دیود PIN - پالس های لیزر منعکس شده را نشان می دهد. APD ها به دلیل حساسیت بالا و توانایی تقویت سیگنال های ضعیف ، برای برنامه های دوربرد ترجیح داده می شوند. برای فیلتر کردن نور محیط (به عنوان مثال ، نور خورشید) ، فیلترهای باند نوری در گیرنده یکپارچه می شوند و اطمینان می دهند که فقط طول موج خاص لیزر شناسایی می شود.

4. مدار زمان پرواز (TOF) 

مدار زمان پرواز مغز محاسبه فاصله است. این میزان تأخیر زمان بین پالس ساطع شده و بازتاب شناسایی شده را اندازه گیری می کند. از آنجا که نور با سرعت شناخته شده (10 × 10 ⁸ متر بر ثانیه) حرکت می کند ، فاصله با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

تایمرهای با سرعت فوق العاده بالا (با وضوح در Picoseconds) برای دقت سطح میلی متر ، به ویژه در برنامه های کوتاه مدت بسیار مهم هستند.

5 واحد پردازش سیگنال

داده های خام از PhotoDetector توسط یک میکروکنترلر یا پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) پردازش می شود. این واحد نویز را فیلتر می کند ، عوامل محیطی را جبران می کند (به عنوان مثال ، میرایی جوی) و اندازه گیری زمان را به خوانش از راه دور تبدیل می کند. الگوریتم های پیشرفته همچنین ممکن است چندین مداحی را تحمل کنند (به عنوان مثال ، نادیده گرفتن شاخ و برگ هنگام هدف قرار دادن یک تنه درخت).

6 نمایش و رابط کاربری 

اکثر دامنه ها دارای یک صفحه نمایش LCD یا OLED برای نشان دادن اندازه گیری هستند ، که اغلب با حالت هایی مانند تنظیم شیب ، اسکن مداوم یا اتصال بلوتوث برای ورود به سیستم افزایش می یابد. ورودی های کاربر - اماکتون ، صفحه لمسی یا شماره گیری های چرخشی - برای موارد استفاده خاص ، مانند گلف ، شکار یا نقشه برداری ، سفارشی سازی را انجام دهید.

7 منبع تغذیه

یک باتری قابل شارژ جمع و جور (به عنوان مثال ، LI-ION) یا سلول های یکبار مصرف دستگاه را تغذیه می کند. بهره وری انرژی بسیار مهم است ، به ویژه برای مدل های دستی که در تنظیمات فضای باز استفاده می شود. برخی از دامنه های محدوده ای از حالت های صرفه جویی در برق برای افزایش عمر باتری در حین عدم فعالیت دارند.

8. سیستم های مسکن و نصب

این مسکن برای دوام و ارگونومی طراحی شده است ، که اغلب شامل مواد مقاوم در برابر آب یا شوک (رتبه بندی IP) است. برای ادغام با سایر تجهیزات (به عنوان مثال ، دوربین ، اسلحه یا هواپیماهای بدون سرنشین) ، گزینه های نصب مانند سوکت سه پایه یا ریل های پیکاتینی ممکن است گنجانده شود.

چگونه همه با هم کار می کنند

1. دیود لیزر پالس را به سمت هدف ساطع می کند.

2. سیستم نوری پرتو را هدایت می کند و بازتاب ها را جمع می کند.

3. Photodetector سیگنال برگشتی را که از سر و صدای محیط فیلتر شده است ، ضبط می کند.

4. مدار TOF زمان سپری شده را محاسبه می کند.

5. پردازنده زمان را به فاصله تبدیل می کند و نتیجه را نشان می دهد.

پایان

از دقت دیود لیزر آن تا پیچیدگی الگوریتم های پردازش آن ، هر مؤلفه یک محدوده لیزر نقش مهمی در اطمینان از صحت و قابلیت اطمینان دارد. این که آیا شما یک گلف باز هستید که در حال قضاوت در مورد یک قلاب یا یک مهندس نقشه برداری هستید ، درک این عناصر به انتخاب ابزار مناسب برای نیازهای شما کمک می کند.