Strumenti di misura laser per distanze

Gli strumenti di misura laser includono vari dispositivi. La tecnica va dall'emissione di un breve impulso di luce concentrata verso un bersaglio a unità che usano fasci continui. I dispositivi hanno fotodetettori che ricevono la luce riflessa. Usando la velocità della luce e il tempo impiegato dai laser per andare e tornare dai bersagli, si determina la distanza.

Metodo Time-of-Flight a impulsi (Pulsed Time-of-Flight)

Trasmettitore e fotodetettore sono entrambi sistemi ottici. Il detettore funge da antenna. Il dispositivo usa un impulso di breve durata e alta potenza di picco. Applicazioni comuni: telemetria militare, tracciamento missili e razzi. Formule matematiche tengono conto di fattori geometrici come sensibilità del detettore, potenza del trasmettitore e dimensioni dell'antenna, che influenzano la differenza tra potenza trasmessa e ricevuta. Si considerano gli effetti dell'atmosfera sulla densità del fascio e la diffusione della luce da diversi tipi di bersagli.

Bersagli non cooperativi e cooperativi

Un bersaglio non cooperativo diffonde il laser: alberi, edifici, rocce. "Non cooperativo" significa che l'oggetto non è stato preparato per migliorare il ritorno del fascio. Un bersaglio cooperativo ha la riflettività potenziata per tornare un segnale più forte. Esempio: un retroriflettore a cubo d'angolo, solitamente un prisma a forma di piramide che permette la riflessione interna del fascio. Ciò rende il fascio riflesso parallelo a quello proiettato per una misura accurata.

Telemetria a modulazione di fascio (Beam Modulation Telemetry)

Questo dispositivo usa un laser a onda continua. Il metodo misura il tempo tra la trasmissione del fascio a una data fase dell'onda sinusoidale e la ricezione alla stessa lunghezza d'onda. I modelli più accurati usano diverse frequenze di modulazione. Frequenze basse evitano ambiguità nella misura della distanza. Frequenze alte danno maggior precisione. L'accuratezza è influenzata da forza del segnale e rumore. Turbolenze atmosferiche e variazioni di rifrazione influiscono sull'accuratezza. Il metodo è usato principalmente in topografia e profilazione del terreno.

Metodi interferometrici

La misura interferometrica usa l'interferenza per fornire misure di distanza altissimamente accurate. La tecnica si basa sullo spettro inferito di una data lunghezza d'onda del fascio trasmesso. Il fascio è diviso in due al trasmettitore e riflesso su due specchi. Uno funge da riferimento, l'altro da misura. La variazione tra i due fasci può essere misurata e una distanza precisa determinata da un fotoricevitore o osservatore. Questa tecnica è adatta per atmosfere controllate e distanze brevi.