Дальномеры — приспособления, используемые для замеров расстояния во всевозможных отраслях человеческой деятельности. Это довольно большая группа устройств, различных по конструкции и принципу действия. Благодаря достижениям лазерной и цифровой техники лазерные измерители расстояния стали самыми популярными инструментами из-за своей точности, компактности и сравнительно невысокой стоимости.
История и эволюция дальномеров
До появления электронных устройств для определения дистанции использовались оптические приспособления для измерения расстояния. Наблюдательные и геодезические приборы оснащались угловыми шкалами, что позволяло применять методы косвенного расчёта дистанции до предметов.
Существовали и более сложные оптические инструменты для измерений. Это были в основном приборы, основанные на явлении параллакса. Подобными системами оснащены были фотокамеры прошлого века. С точки зрения точности, все эти оптические приспособления обладали большим разбегом погрешности показаний как в зависимости от дальности замера, так и от навыков пользователей.
Теоретическая база для создания активных дальномерных приспособлений, в основе которых заложен принцип посылания сигнала в направлении объекта с последующим анализом возвращённого отражения, были готова ещё в начале XX века. Толчком к практической реализации этого принципа послужила Вторая мировая война — армии мира нуждались в мгновенном измерении расстояний до целей. Так появились и бурно эволюционировали промышленные образцы радаров и эхолотов. Эти устройства, использовавшие в качестве сигнала радиоволны или ультразвук, были довольно громоздкими и неприспособленными для личного пользования.
Приборы на основе лазера
Качественным рывком в эволюции приборов для измерения длины стало появление источников электромагнитного излучения оптического диапазона. Во второй половине XX века были созданы первые действующие образцы квантовых генераторов, и с тех поры лазеры продолжали совершенствоваться. Приборы для измерения длины на их основе не стали исключением — в авангарде снова оказались военные. Первые лазерные дальномеры устанавливались на танках, использовались для целенаведения ракет, а также применялись в освоении космоса.
Совершенствование электроники и появление цифровых методов вычисления привело к созданию компактных электронных метров для измерения длины как ультразвуковых, так и лазерных. Первый в мире ручной лазерный прибор произвела компания Leica в 1993 году.
Принципы измерения
Существует два типа лазерных дальномеров. Принцип работы первых основан на замере времени, затраченного коротким импульсом света на отражение и возвращение его к прибору. Для работы таких устройств (их называют импульсными) требуются очень точные датчики, излучатели и способы обработки полученной информации. Прежде всего из-за того, что скорость света высока и промежутки времени, за которое он успевает пройти измеряемое расстояние, ничтожно малы. Использование нескольких коротких импульсов уменьшает погрешность замера. К особенностям приборов, работающих на этом принципе, относят:
- способность измерять большие расстояния до предметов: от километража до космических величин;
- невысокая точность замеров на малых дистанциях;
- ограниченное применение в гражданских целях;
- высокая стоимость.
Второй тип устройств называют фазными. Его реализация обходится значительно дешевле, так как не требует таких высокоскоростных и высокоточных элементов. Основой его является анализ разности фаз между излучаемым и отражённым сигналом. Повысить точность таких измерений на всём диапазоне расстояний позволяет использование импульсов различной частоты. Лазерные приборы, анализирующие сдвиг фаз, очень точны и являются самыми популярными на сегодняшний день среди всех дальномеров. Основные качества таких устройств:
- невысокая стоимость и компактность;
- точность до долей миллиметра;
- ограниченная дальность измерений (до 250 м).
Световые в сравнении с ультразвуковыми
Ультразвуковые дальномеры работают на том же принципе, что и импульсные электромагнитные. Только блок приёма-передачи у них содержит не лазер и фотоприемник, а громкоговоритель и микрофон. И излучает он не световой поток, а звуковую волну. Электронно-цифровой модуль измеряет время, прошедшее от отправки ультразвукового импульса до возвращённого эха, и вычисляет расстояние до помехи на пути сигнала.
Основное преимущество таких приборов — они относительно просты и недороги. Кроме того, в отличие от лазерных, акустические измерители способны определять расстояние до прозрачных и пушистых предметов и лучше приспособлены для работы в сложной атмосфере. К недостаткам ультразвуковых устройств можно отнести:
- небольшой диапазон замеряемых расстояний (до 20 м);
- невысокая точность в сравнении с лазерными;
- требовательны к тщательности измерений (случайные предметы в зоне работы и способны оказать влияние на результат);
- качественный замер возможен только в пустых помещениях или открытом пространстве;
Виды и типы лазерных измерителей
Разнообразие сфер применения световых дальномеров чрезвычайно широко — от астрономических измерений до бытовых нужд. Разумеется, их конструкции очень отличаются друг от друга в зависимости от того, какие задачи они предназначены выполнять. Об устройствах, которыми оснащаются искусственные спутники земли, и о типах современного военного оборудования по понятным причинам открытые источники информируют скупо. Гражданского же назначения приборы можно разделить на следующие группы:
- прицелы для охотничьего оружия;
- устройства наблюдения;
- устройства для игры в гольф;
- геодезические приборы;
- специализированные для лесного хозяйства;
- лазерные рулетки.
Последний тип инструментов получил наибольшее распространение и за прошедшие 20 лет завоевал огромную популярность у домашних мастеров и профессионалов.
Лазерные рулетки
Даже модели начального уровня чрезвычайно компактны, позволяют делать мгновенные измерения, очень точны и оснащены дополнительными функциями, помогающими легко рассчитать площадь и объём. В основном недорогие приборы предназначены для работы в помещениях и приспособлены для измерения расстояний до 20 м. В большинстве случаев их возможностей достаточно для личного пользования.
Устройства для профессионального назначения предполагают работу на открытом пространстве и производятся в пыле и влагозащищенном исполнении. При использовании специальных светоотражающих мишеней их дальность действия может достигать 250 м. Более сложные приборы оснащены датчиками наклона, Bleutooth соединением, большой памятью для сохранения полученных данных, внушительным набором программ для косвенных измерений, функцией серийного замера и другими опциями.
Originally posted 2018-03-28 15:28:56.