Дальномеры. Принцип лазерной дальнометрии. Берем в руки дальномер, когда важно точное расстояние! Лазерный дальномер для чего используют

Лазерный дальномер -- прибо р для измерения расстояний с применением лазерного луча.

Широко применяется в инженерной геодезии, при топографической съёмке, в военном деле, в навигации, в астрономических исследованиях, в фотографии.

Лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом.

Рис. 2

Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:

где L -- расстояние до объекта, c -- скорость света в вакууме, n -- показатель преломления среды, в которой распространяется излучение, t -- время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче импульс, тем лучше.

Физические основы измерений и принцип действия

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отражения от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазово-импульсный. Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылается зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу автоматически высвечивается перед оператором расстояние до объекта. Оценим точность такого метода дальнометрирования, если известно, что точность измерения интервала времени между зондирующим и отраженным сигналами соответствует 10 в -9 с. Поскольку можно считать, что скорость света равна 3*10в10 см/с, получим погрешность в изменении расстояния около 30 см. Специалисты считают, что для решения ряда практических задач этого вполне достаточно.

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону. При этом интенсивность излучения меняется в значительных пределах. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза сигнала, упавшего на объект. Отраженный от объекта сигнал придет на приемное устройство также с определенной фазой, зависящей от расстояния. Оценим погрешность фазового дальномера, пригодного работать в полевых условиях. Специалисты утверждают, что оператору не сложно определить фазу с ошибкой не более одного градуса. Если же частота модуляции лазерного излучения составляет 10 Мгц, то тогда погрешность измерения расстояния составит около 5 см.

По принципу действия дальномеры подразделяются на две основные группы, геометрического и физического типов.

Рис. 3

Первую группу составляют геометрические дальномеры. Измерение расстояний дальномером такого типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC (рис. 3) например по известной стороне АВ = I (базе) и противолежащему острому углу. Одна из величин, I обычно является постоянной, а другая -- переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой. Дальномер с постоянным углом представляет собой подзорную трубу с двумя параллельными нитями в поле зрения, а базой служит переносная рейка с равноотстоящими делениями. Измеряемое дальномером расстояние до базы пропорционально числу делений рейки, видимых в зрительную трубу между нитями. По такому принципу работают многие геодезические инструменты (теодолиты, нивелиры и др.). Относительная погрешность нитяного дальномера -- 0,3-1%. Более сложные оптические дальномеры с постоянной базой, построены на принципе совмещения изображений объекта, построенными лучами прошедшими различные оптические системы дальномера. Совмещение производится с помощью оптического компенсатора, расположенного в одной из оптических систем, а результат измерения прочитывается по специальной шкале. Монокулярные дальномеры с базой 3-10 см широко применяются в качестве фотографических дальномеров. Погрешность оптических дальномеров с постоянной базой менее 0,1% от измеряемого расстояния.

Принцип действия дальномера физического типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Различают импульсный и фазовый методы измерения дальности.

При импульсном методе к объекту посылается зондирующий импульс, который запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс возвращается к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса), с помощью встроенного микропроцессора, определяется расстояние до объекта:

где: L -- расстояние до объекта, с -- скорость распространения излучения, t -- время прохождения импульса до цели и обратно.

Рис. 4

При фазовом методе -- излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, меняющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Отраженное излучение попадает в фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, измеряется расстояние до объекта.

Никого не удивляет наличие техники, которая помогает любому человеку решить множество задач. В этот список вошли и лазерные дальномеры.

Лазерный дальномер – это оптический прибор, который используется для точного определения дистанции – от точки отсчета (месторасположения) до конкретной цели наведения.

Основы устройства лазерного дальномера

Главными составляющими прибора, именуемого лазерным дальномером, являются: излучатель и приемник.

Слово излучатель говорит само за себя, в данном приборе это генерирование лазерного луча определенной силы, что определяет длину волны. Луч абсолютно безопасен как для человека, так и для окружающей среды. Приемник предназначен для приема отраженного луча от выбранного вами объекта наведения. Для улучшения параметров дальномера в его конструкции всегда присутствует качественная оптика, которая позволяет самым точным способом сфокусировать сгенерированный луч и принять рассеянный луч на приемнике. Этот оптический усилитель имеет название – видоискатель. Если говорить доступной терминологией, то оптический видоискатель данного типа дальномера имеет принцип действия монокуляра с величиной кратности - 6х,12х.

Виды лазерных дальномеров

По типу обработки излучаемого сигнала такие устройства делятся на два вида:

Фазовые дальномеры – принцип работы основан на сравнении величины фазы посланного и отраженного луча. Такие приборы имеют доступную стоимость и просты в эксплуатации. Обычно в приобретении такого оборудования заинтересованы охотники и любители стрелкового оружия.

Импульсные дальномеры – работают на основании определения времени отклика, посланного лазерного луча.

Особенности дальномеров, применяемых в охотничьих угодьях

Дальномер является отличным аксессуаром для стрельбы, как для охотничьего оружия, так и для спорта – стрельбы из лука. Размер прибора можно соизмерить с большим яблоком. Дальномер имеет автономное питание.

Охотники предпочитают приобретать приборы, которые могут измерить путь (дистанцию) от 500 м до 1,5 км. Погрешность вычисления расстояния зависит от типа оптики и самого прибора. Таким образом, у более дорой техники меньше погрешность измерений предполагаемой дистанции.

Немаловажным фактором для лазерного дальномера считается водозащищенность. Ведь процесс охоты происходит в любых погодных условиях, поэтому этот параметр очень важен. Водонепроницаемость защитит не только оптику, но и элементы питания от выхода из строя. Очень популярными становятся приборы такого назначения со встроенным баллистическим калькулятором. На охоте они особенно удобны: вы точно знаете расстояние до цели. Поэтому стрельба на критических дистанциях нуждается в применении дальномеров.

Охотимся с помощью дальномера

Охота на медведя: дальность прицельной и безопасной стрельбы равна от 50 до 150 метров.

Варминтинг – зимняя охота на лис, стрельба только с дальней дистанции.

Охота на лося и косуль – неплохо применять дальномер с баллистическим калькулятором.

Охота в горной местности тоже нуждается в таком приборе, желательно наличие опции «угломер».

Какой прибор купить решать только его будущему владельцу. Ведь он конкретно знает, какие задачи будут поставлены перед устройством. Лидами рынка стали мировые компании, давно зарекомендовавшие себя как надежные и качественные производители оптических приборов.

Благодаря тому, как работает лазерный дальномер, можно осуществлять замеры плоскостей с максимальной точностью. Поэтому его применяют в военном деле, астрономии строительстве, инженерной геодезии и т.д.

Лазерный дальномер – удобное современное устройство для измерения площадей поверхностей.

Он представляет собой рулетку электронного типа. Такой прибор достаточно прост в эксплуатации, поэтому его используют профессиональные бригады, да и начинающие строители тоже.

Инструкция по работе с таким инструментом выглядит следующим образом:

1. Дальномер включается на необходимую опцию.
2. Далее он устанавливается вблизи одной из рабочих поверхностей.
3. Луч лазера наводится на противолежащую сторону помещения.
4. Аналогичным образом осуществляются замеры и других плоскостей.

Благодаря таким нехитрым действиям дальномер выдаст размер площади помещения. Если необходимо просчитать объем, действуют так же. Все приборы такого типа работают по схожему принципу.

Одно из главных удобств дальномера в том, что он заменяет калькулятор и блокнот с карандашом. Каждая модель может складывать и вычитать имеющиеся значения, а полученные цифры автоматически сохраняются. Но тут главное – знать о том, может ли потерять прибор данные, если извлечь из него флеш-карту.

Чтобы лазерный дальномер давал точные показания, очень важным моментом является соблюдение условий перпендикулярности рулетки. Чтобы облегчить эту задачу, современные производители оснащают свои изделия встроенным пузырьковым уровнем. Это значительно облегчает задачу.

Принцип работы лазерного дальномера

Чтобы осуществить замеры стен при помощи дальномера, сначала необходимо включить уровень. После этого измеряют поверхность стены по высоте и длине. От полученных значений следует отнять площадь, занимаемую окнами и дверными проемами.

Полученные цифры помогут сориентироваться в необходимом количестве строительных материалов, чтобы максимально избежать перерасхода. Для новичков лазерный дальномер является хорошим помощником.

Для удобства использования в различных условиях некоторые производители оснащают приборы встроенными камерами и визорами.

Но это касается геометрически правильных форм. Однако прибор используют и в инженерной сфере, например, для измерения котлованов. Тут будут присутствовать определенные погрешности. Кстати, на точность показаний во многом влияет и результативность самой рулетки, так как в темное время суток она выше, чем днем. Поэтому нередко используется дополнительное оборудование в виде визира или видеокамер, чтобы была возможность хорошо видеть лазер.

Чтобы определить дальность нахождения объекта, используют беспрерывное электромагнитное излучение. Дальномер может работать в трех режимах:

• фазовом;
• импульсном;
• комбинированном, который объединяет в себе предыдущие два.

В первом случае принцип действия – модуляция синусоидального сигнала, при этом частота будет варьироваться от 10 до 150 МГц.

Во втором варианте идет отражение импульса и его периодическая задержка. Несмотря на то что такая техника достаточно умна, контроль за ней все-таки необходим, так как сбои свойственны любой аппаратуре. Для того чтобы иметь правильное представление о принципе работы дальномера, руководство по эксплуатации требует тщательного изучения.

В зависимости от того, насколько тщательно придерживаться требований инструкции, дальномер будет работать точно или давать погрешности.

Вернуться к оглавлению

Возможности лазерного дальномера

Несмотря на то что основной функцией такой техники является измерение расстояний, технологии развиваются. Поэтому современные модели могут иметь и дополнительные опции. Некоторые аппараты могут измерить дополнительно площадь и объем помещений. Отдельные дальномеры имеют функцию, которая позволяет применять теорему Пифагора.

Лазерные дальномеры используют в строительстве, астрономии, геодезии и других сферах.

Конечно, чем более усовершенствованная модель, тем дороже она стоит и тем профессиональнее можно вести строительство.

Чтобы максимально оценить пользу такого прибора, стоит поработать с большими объектами. Ведь для ручных расчетов в этом случае понадобилось бы немало времени.

Возможности самого простого лазерного дальномера ограничиваются измерениями в пределах 40-60 м, в то время как более мощные модели имеют этот показатель в 100 м.

Профессиональные приборы могут справиться с расстоянием до 250 м.

Минимальное расстояние, с которым может справиться дальномер, 5 см.

Вернуться к оглавлению

Зависимость техники от условий

Дальномер имеет два функциональных блока: излучательный, в составе которого есть лазерный диод, и приемник. За счет электромагнитной волны возникает лазерный луч. Сама волна производится дальномером, далее она отражается от рабочей плоскости, будь то полы, стены, потолок или другая рабочая сторона объекта. После этого идет ее возврат в приемник. Каждая волна имеет свою амплитуду и длину. Последний показатель изначально известен вычислителю дальномера, поэтому дальнейшие его вычисления производятся за счет принципа сложения всех длин волн, которые прошли путь до объекта и обратно. После этого выполняется деление данной суммы надвое. А если есть «обрезанная» волна, то и ее показатель приплюсовывается.

Полученная цифра выводится на дисплей прибора. Измерительная величина, то есть метры или сантиметры, устанавливается по личным требованиям.

Дальномер отлично справляется в условиях закрытых помещений, так как в этом случае расстояния имеют небольшие значения, а помехи и вовсе отсутствуют. А что касается природы, то тут есть несколько факторов, которые могут создать погрешности в работе:

1. Солнце. Зачастую цвет лазеров является красным, поэтому чем ярче поверхность, тем хуже видна конечная точка. Почему это так важно? Потому что дальномер должен уметь обработать сигнал, а он будет слишком слабым, что может повлиять на точность показаний. Поэтому в темное время суток показания лазерного дальномера более точны.
2. Загрязненность окружающей среды. Лучший вариант – если работа проводится за городом, так как воздух там прозрачнее. В условиях загазованности или туманности опять-таки возникает риск возникновения погрешностей.
3. Надежность крепления дальномера. Ручные измерения всегда сопровождаются неточностями. Поэтому лучше для замеров использовать специальный штатив. Кстати, многие современные приборы имеют уже в стандартной комплектации такой элемент.
4. Рабочая поверхность. Если измеряемая плоскость будет иметь темный цвет или шершавую структуру, то луч станет поглощаться. Поэтому для таких целей используют светлую поверхность, которая за счет гладкости и цвета помогает повысить коэффициент отражения.

Электронный прибор, позволяющий определить расстояние до объекта дистанционно, называется лазерным дальномером или рулеткой. Свое применение устройства нашли не только в строительстве, но и других сферах, например, ландшафтный дизайн, военная промышленность, инженерная деятельность и т.п. Если запланирован ремонт в доме или строительство пристройки, то как выбрать лазерную рулетку, задаются многие, кто хочет упростить и ускорить выполнение работ.

Лазерная рулетка и ее назначение

Лазерная линейка - это третье название оптического электронного прибора для измерения расстояний между двумя точками. Главным его назначением является замер длины от одного объекта к другому. Этот инструмент предназначен для облегчения труда при проведении измерительных работ. Главное удобство дальномера в том, что он исключается необходимость применения механических рулеток, линеек и прочих устройств, измерения которыми требуют помощи напарника.

Лазерные рулетки меряют длину дистанционно, то есть мастеру достаточно направить их на поверхность, расстояние до которой надо узнать, и считать показания на дисплее устройства. Если в квартире измерить длину не трудно обычной рулеткой, то на больших расстояниях прибору нет равных.

Дальномером инструмент называют, так как он позволяет измерять протяженность на большие расстояния, облегчая тем самым физический труд человека. Это удобно, когда надо узнать длину пролета между колодцами телефонной канализации, определить протяженность труб и теплоцентралей, а также выявить промежуток между стенками. Измеритель длины можно применять не только для того, чтобы узнать расстояние между двумя точками, но еще и для реализации следующих задач:

• Вычисление площади помещения. Дальномер автоматически осуществляет расчет, для чего надо указать соответствующие данные - длину, ширину и высоту
• Выявление объема помещения или соответствующих объектов, например, бочки, баки и прочие виды тары
• Произвести вычисления по теореме Пифагора

По конструкции лазерный дальномер - это устройство, основу которого представляет светодиодный излучатель. Это красная или зеленая точка, которая проецируется на измеряемую поверхность. Расстояние измеряется по длине луча. Показания отображаются в понятном для человека виде на ЖК-дисплее. На пульте управления имеются кнопки управления, позволяющие осуществлять переключения режимов.

На панели управления можно выбрать единицы измерений - сантиметры, миллиметры, дециметры и метры. Дополнительно устройства могут оснащаться вспомогательными элементами - визиры, видеокамеры и т.п. Конструктивно устройство имеет вид мобильного телефона, но есть модели и больших размеров. Миниатюрный лазерный дальномер стоит недорого, поэтому каждый может себе позволить себе такое приобретение при проведении ремонтных и строительных работ.

На чем основан принцип работы дальномера

Функционирование лазерного дальномера-рулетки заключается в снятии замеров по времени, за которое происходит отражение луча в одном направлении и обратно (время отклика). Такого типа принцип работы позволяет узнать расстояние с максимальной точностью. Создаваемый луч лазера проецируется на поверхность, а затем отражается от нее, возвращаясь к приемнику. В зависимости от времени возврата луча происходит выявление протяженности до объекта. Исчисления производятся микроконтроллером, который размещен в приборе.

Многие говорят о том, что принцип работы лазерного дальномера заключается по времени - от прохождения создаваемого луча и его возврате обратно. Инструмент при этом осуществляет исчисления времени возврата луча, на основании которого и выдаются соответствующие показатели длины. Однако так работают далеко не все приборы. Рассмотрим, как работает дальномер лазерный импульсного типа, которым можно измерять расстояние до 15000 метров.

Выше показано схематически, как работает лазерный дальномер импульсного типа. Работать рассматриваемым устройством достаточно просто, поэтому как правильно пользоваться лазерным дальномером, не возникает вопросов. К одной точке надо приложить прибор, а затем спроецировать луч на объект, расстояние к которому надо определить. В течение нескольких секунд на экран ЖК-дисплея выводится информация о протяженности в цифровом значении.

Это интересно! Лазерные рулетки являются самыми современными и точными. До этого использовались устройства дистанционного типа, измерения которых проводились за счет ультразвука. Недостаток таких устройств в том, что они имеют большие погрешности, поэтому большого распространения они так и не получили.

Критерии выбора

Зачем покупать лучший лазерный дальномер, если планируется пользоваться ним от случая к случаю. Приборы, измеряющие расстояние до 30 метров обойдутся в 5000-6000 рублей. Китайские аналоги стоят в 2 раза дешевле, но и служат они не так долго, как фирменные модели, например, Bosch, Интерскол и прочие. Устройства, способные измерять на расстояние до 300 метров, стоят не менее 25000 рублей, поэтому первый и самый главный критерий выбора лазерного измерителя - это дальность его действия. Все зависит от того, где планируется проводить работы:

• Если в помещении, то хватит прибора с дальностью действия в 30 метров
• Если на улице, тогда здесь необходимо учитывать максимальную дальность измерений. Лучше покупать прибор с запасом измерения длины, поэтому подойдут модели на 100, 150, 200 или 300 метров

Это интересно! Уличные дальномеры обычно комплектуются специальными штативами или треногами, при помощи которых значительно упрощается проведение замеров. Дорогостоящие модели также комплектуются визирами, видеоискателями и видеокамерами, посредством которых повышается точность проводимых замеров. Уличными их называют также по причине высокой степени защищенности от пыли и влаги.

При покупке также необходимо учесть такие критерии:

1. Наличие встроенного визира. Если планируется работы проводить на улице, то наличие визира на приборе является обязательным. Визиры бывают цифровыми и оптическими. Оптический визир реализован за счет применения линзы, а цифровой работает от применения дисплея. Попытка сэкономить, и купить лазерный дальномер без визира, приведет к тому, что результаты замеров будут иметь большие погрешности. Если лазерный дальномер будет применяться в помещении, то для этого подойдут модели без визиров
2. Минимальная длина измерений. Многие при покупке не учитывают данный критерий, поэтому в итоге не могут измерить прибором расстояние до 50 см. Однако такое расстояние не трудно измерить линейкой или механической рулеткой, но при покупке обязательно обратите внимание не только на максимальную длину замеров, но и минимальную
3. Точность показаний или погрешность. Здесь все просто, чем дороже дальномер, тем меньше показатель погрешности. Еще точность показаний зависит от измеряемого расстояния, и чем оно больше, тем погрешность соответственно выше. Устройства из категории недорогих до 5-6 тысяч рублей имеют параметры погрешности, которые находятся в пределах от 1,5 до 3 мм. Дорогие модели имеют параметры погрешности до 0,5-1 мм
4. Функционал инструмента - чем больше опций (различные расчеты, подсчеты, вычисления), тем дороже прибор. Самые простые модели способны только мерять расстояние до 20-30 метров, и стоят они обычно не более 3-4 тысяч рублей. Более дорогие измеряют длину до 100 метров, и при этом они способны самостоятельно производить вычисления. Самые усовершенствованные модели не только меряют большие расстояния до 300 метров, но они еще и способны исчислять площадь треугольников, вычислять координаты точек, длину кривых участков и т.п.

Нужен ли самый дорогой и продвинутый дальномер, решать надо самостоятельно. Все зависит от того, для каких целей покупается измерительный инструмент. Если только работать в помещении, то хватит обычной модели, а если же сфера деятельности связана с проведением геодезических или инженерных измерений, тогда стоит обратить внимание на модели, стоимость которых начинается от 15 тысяч рублей.

Учимся пользоваться лазерным дальномером правильно

Пришло время разобраться, как правильно необходимо работать лазерным измерителем расстояний. К каждой модели прибора прилагается инструкция, которая не только научит правильно пользоваться инструментом, но и позволит разобраться с функционалом. Общая картина, как пользоваться лазерной рулеткой для определения длины, выглядит следующим образом:

1. Первоначально устройство включается. Работают устройства от автономных источников питания, которыми могут выступать обычные пальчиковые батарейки или литий-ионные аккумуляторы. Включается дальномер путем нажатия кнопки включения
2. После включения начнет светиться дисплей. Используя кнопки управления, следует выставить соответствующий режим измерений. На обычных устройствах нужно выбрать единицу измерения
3. Установить прибор в первой точке, от которой необходимо произвести измерения. Для этого все агрегаты имеют специальную отметку, по которой нужно ориентироваться при измерениях
4. Как только аппарат будет установлен в первой точке и направлен к поверхности, расстояние до которой нужно определить, остается только нажать кнопку для начала исчислений
5. Уже через 2-3 секунды соответствующая информация будет отображена на экране

При использовании прибора надо учитывать такой параметр, как температурные условия. Для дальномеров уличного применения это не столько важно, как для устройств в помещении. Проводить измерения рекомендуется при положительных температурах, а также с достаточным количеством освещения.

Если измерения проводятся на улице, то при этом надо учитывать ряд некоторых рекомендаций:

1. Замеры лучше проводить в пасмурную погоду, так как яркие солнечные лучи будут способствовать искажению измерений
2. Не рекомендуется проводить работы при сильном тумане, запыленности воздуха или его загазованности
3. Дальномер должен быть зафиксирован на штативе при использовании во время ветреной погоды. Если держать прибор в руках, то даже малейшие колебания будут способствовать снижению качества измерений

При использовании инструментов необходимо учитывать, что модели, предназначенные для измерений внутри помещений, не предназначены для работы на улице, поэтому любые факторы, как дождь или пыль может повлечь за собой ускоренный выход из строя инструмента. Лазерные дальномеры от 100 до 300 метров можно применять для определения расстояний внутри помещений.

Подводя итог, надо сказать, что без такого инструмента, как лазерный дальномер можно обойтись, но при этом измерительные работы будут выполняться долго и с большими физическими затратами. Работа с устройствами предусматривает соблюдение следующих факторов:

• Хранить инструмент следует в сухом и теплом помещении
• Если в устройстве используется литий-ионный аккумулятор, то необходимо контролировать, чтобы он всегда был заряжен
• Нельзя допускать физическое воздействие на инструмент, то есть его ударение, придавливание и т.п.
• Нельзя направлять луч лазера в глаза человеку или животным. Это может стать причиной ухудшения зрения, а также получения ожогов

При малейших повреждениях и ударах инструмента могут возникнуть его неисправности и увеличение погрешности. Чтобы проверить погрешность прибора, необходимо измеренное расстояние перемерить механической рулеткой. Выбрав правильно лазерный дальномер, можно облегчить выполнение измерительных работ.

Публикации по теме

• Выбираем ротационный нивелир для строительства зачем…

Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:

L = ct/2,

Где L - расстояние до обьекта,
- с - скорость распространения излучения,
- t - время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче импульс, тем лучше.

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отраженным от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазо-импульсный.

Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылают зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру,то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса) определяется расстояние до объекта.

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, изменяющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Обычно используют синусоидальный сигнал с частотой 10...150 МГц (измерительная частота). Отраженное излучение попадает в приемную оптику и фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, определяют расстояние до объекта.

Наиболее популярные модели лазерных дальномеров для охоты среди наших покупателей:

Использование лазерных дальномеров в военных целях.

Лазерная дальнометрия является одной из первых областей практического применения лазеров в зарубежной военной технике. Первые опыты относятся к 1961г., а сейчас лазерные дальномеры используются в наземной военной техники (артиллерийские, танковые), и в авиации (дальномеры, высотомеры, целеуказатели), и на флоте. Эта техника прошла боевые испытания во Вьетнаме и на Ближнем Востоке. В настоящее время ряд дальномеров принят в армиях ряда стран.

Первый лазерный дальномер XM-23 прошел испытание во Вьетнаме и был принят на вооружение в армии США. Он был рассчитан на использование передовых наблюдательных пунктах сухопутных войск. Источником излучения в нем являлся лазер с выходной мощностью 2.5Вт и длительностью импульса 30нс. В конструкции дальномера широко использовались интегральные схемы. Излучатель, приемник и оптические элементы смонтированы в моноблоке, который имеет шкалы точного отсчета азимута и угла места цели. Питание дальномера осуществлялось от батареи никелево-кадмиевых аккумуляторов напряжением 24В, обеспечивающий 100 измерений дальности без подзарядки.

Один из первых серийных моделей - шведский дальномер, предназначенный для использования в системах управления бортовой корабельной и береговой артиллерии. Конструкция дальномера отличалось особой прочностью, что позволяло применять его в сложных условиях. Дальномер можно было сопрягать при необходимости с усилителем изображения или телевизионным визиром. Режимом работы дальномера предусматривалось либо измерения через каждые 2с в течение 20с, либо через каждые 4 с в течение длительного времени.

С начала 70-х годов на зарубежных танках устанавливаются лазерные дальномеры. Установка лазерных дальномеров на танки сразу заинтересовала зарубежных разработчиков вооружения. Это объясняется тем, что на танке можно ввести дальномер в систему управления огнем танка, чем повысить его боевые качества. По сравнению с оптическими они имеют ряд преимуществ: высокое быстродействие, автоматизированный процесс ввода измеренной дальности в прицельные устройства, высокую точность измерения, малые размеры, вес и т. д. Для этого в США был разработан дальномер AN/VVS-1 для танка М60А. Он не отличался по схеме от лазерного артиллерийского дальномера на рубине, однако помимо выдачи данных о дальности на цифровое табло имел устройство, обеспечивающее ввод дальности в счетно-решающее устройство системы управления огнем танка. При этом измерение дальности могло производиться как наводчиком пушки так и командиром танка. Режим работы дальномера - 15 измерений в минуту в течение одного часа.

Лазерные дальномеры, установленные на современных танках, позволяют измерять дальность до цели в пределах от 200 м до 8 000 м (на американских и французских танках) и от 200 до 10 000 м (на английских и западногерманских танках) с точностью до 10 м. Большинство активных элементов лазерных дальномеров, устанавливаемых в настоящее время на танках и БМП западного производства, созданы на основе кристалла граната с примесью неодима (активный элемент - кристалл иттриево-алюминиевого граната Y3A15O3, в который в качестве активных центров введены ионы неодима Ш3+). Эти лазеры генерируют излучение на длине волны 1,06 мкм. Имеются также лазерные дальномеры в которых активным элементом служит кристалл розового рубина. Здесь основой является кристалл окиси алюминия А12О3, а активными элементами ионы хрома Сг3*. Лазеры на рубине генерируют излучение на длине волны 0,69 мкм.

В последнее время на зарубежных боевых машинах начали применяться лазерные дальномеры на углекислом газе. В СО2-лазере в газоразрядной трубке находится смесь, состоящая из углекислого газа (СО2), молекулярного азота (N,) и различных небольших добавок в виде гелия, паров воды и т. д. Активные центры - молекулы СО2. Преимущество лазера на двуокиси углерода заключается в том, что его излучение (длина волны 10,6 мкм) относительно безопасно для зрения и обеспечивает лучшее проникновение через дым и туман. Кроме того, лазер постоянного излучения, работающий на этой длине волны, может использоваться для подсветки цели при работе с тепловизионным прицелом.

Бурное развитие микроэлектроники обеспечило уменьшение массо-габаритных показатели лазерных дальномеров, что позволило создать портативные дальномеры. Весьма удачным оказался норвежский лазерный дальномер LP-4. Он имел в качестве модулятора добротности оптико- механический затвор. Приемная часть дальномера является одновременно визиром оператора. Диаметр оптической системы составляет 70 мм. Приемником служит портативный фотодиод. Счетчик снабжен схемой стробирования по дальности, действующий по установке оператора от 200 до 3000 м. В схеме оптического визира перед окуляром помещен защитный фильтр для предохранения глаза от воздействия своего лазера при приеме отраженного импульса. Излучатель и приемник смонтированы в одном корпусе. Угол места цели определяется до ~25 градусов. Аккумулятор обеспечивал 150 измерений дальности без подзарядки, его масса всего 1кг. Дальномер был закуплен Канадой, Швецией, Данией, Италией, Австралией.

Портативные лазерные дальномеры были разработаны для пехотных подразделений и передовых артиллерийских наблюдателей. Один из таких дальномеров выполнен в виде бинокля. Источник излучения и приемник смонтированы в общем корпусе с монокулярным оптическим визиром шестикратного увеличения, в поле зрения которого имеется световое табло из светодиодов, хорошо различимых как ночью, так и днем. В лазере в качестве источника излучения используется алюминиево-иттриевый гранат, с модулятором добротности на ниобате лития. Это обеспечивает пиковую мощность в 1.5 МВт. В приемной части используется сдвоенный лавинный фотодетектор с широкополосным малошумящим усилителем, что позволяет детектировать короткие импульсы с малой мощностью. Ложные сигналы, отраженные от близлежащих предметов исключаются с помощью схемы стробирования по дальности. Источник питания - малогабаритная аккумуляторная батарея, обеспечивающая 250 измерений без подзарядки. Электронные блоки дальномера выполнены на интегральных схемах, что позволило довести массу дальномера вместе с источником питания до 2кг.

Следующий этап военного применения лазерных дальномеров - их интеграция с индивидуальным стрелковым оружием пехотинца.

Примеров может служить штурмовая винтовка F2000 (Бельгия). Вместо прицела на F2000 может устанавливаться специальный модуль управления огнем, включающий в себя лазерный дальномер и баллистический вычислитель. Основываясь на данных о дальности до цели, вычислитель выставляет прицельную марку прицела как для стрельбы из самого автомата, так и из подствольного гранатомета (если он установлен).

Американская система OICW (Objective Individual Combat Weapon - объективное индивидуальное боевое оружие) является попыткой резко повысить эффективность вооружения пехотинца. В настоящее время разработка находится на стадии создания прототипов. Начало производства планируется на 2008 год, поступление на вооружение - на 2009 год. По текущим планам, на каждое отделение пехоты будет приходится по 4 OICW. OICW представляет собой модульную конструкцию, состоящую из трех основных модулей: модуля "KE" (Kinetic Energy), представляющего собой слегка модернизированную винтовку Хеклер-Кох G36; Модуля "HE" (High Explosive), представляющего из себя самозарядный 20мм гранатомет с магазинным питанием, устанавливаемый сверху на модуль "КЕ" и использующий для стрельбы общий с модулем "КЕ" спусковой крючок; и, наконец, модуль управления огнем, включающий в себя дневной/ночной телевизионный прицелы, лазерный дальномер и баллистический вычислитель, который автоматически выставляет в объективе прицельную марку в соответствии с дальностью до цели, а также используется для программирования дистанционных взрывателей 20мм гранат. Перед выстрелом по данным с лазерного дальномера взрыватель гранаты программируется на подрыв в воздухе на заданной дальности, чем обеспечивается поражение укрытых целей осколками сверху или сбоку. Определение дальности для дистанционного подрыва осуществляется путем подсчета оборотов, совершенных гранатой в полете.