اندازه‌ گیری فاصله توسط لیزرها
از لیزرها به روش ‌های گوناگون می‌ توان به منظور اندازه‌ گیری فاصله یا جابه ‌جایی ‌ها بدون هرگونه تماس فیزیکی استفاده کرد.
اندازه‌ گیری فاصله توسط لیزرها

از لیزرها به روش ‌های گوناگون می‌ توان به منظور اندازه‌ گیری فاصله یا جابه ‌جایی ‌ها بدون هرگونه تماس فیزیکی استفاده کرد. در حقیقت آنها دقیق ‌ترین و حساس ‌ترین اندازه ‌گیری ‌های طول را برای ثبت فوق ‌العاده سریع (گاهی با یک پهنای باند چند مگاهرتز) و همینطور بزرگترین گستره‌ های اندازه ‌گیری را امکان ‌پذیر کرده‌ اند. گرچه این موارد معمولاً در یک تکنیک با هم ترکیب نمی ‌شوند. بسته به تقاضای مورد نظر، رهیافت ‌های تکنیکی خاص مناسب با آن نیاز در نظر گرفته می ‌شود. این تکنیک ‌ها کاربردهای زیادی، مثلاً در معماری، بازرسی و بازبینی سالن ‌های تولید، بررسی صحنه جرم (CSI) و ارتش دارند.
تکنیک ‌هایی برای اندازه ‌گیری مسافت
بعضی از مهم ترین تکنیک‌ های اندازه ‌گیری مسافت لیزری به قرار زیر هستند:
  • مثلث سازی[1] یک روش هندسی است که برای فاصله هایی در حدود میلیمتر تا چند کیلومتر کاربرد دارد.
  • اندازه ‌گیری زمان سوق[2] (یا اندازه‌ گیری ‌های پالس) بر اساس اندازه‌ گیری ‌های زمان سوق پالس لیزر، از ابزار اندازه ‌گیری تا یک هدف و بالعکس استفاده می‌شود. این تکنیک برای مسافت های طولانی مثلاً چند صد متر تا چند کیلومتر استفاده می‌ شود. با استفاده از تکنیک ‌های پیشرفته، فاصله زمین تا ماه را با دقت چند سانتیمتر می‌ توان اندازه ‌گیری کرد. نوعاً دقت ابزارهای اندازه‌ گیری برای مسافت های کوتاه چند میلیمتر یا چند سانتیمتر است.
  • روش انتقال فاز[3] که در آن از یک باریکة لیزر با مدولاسیون شدت استفاده می شود. این روش در مقایسه با تکنیک ‌های تداخل سنجی، دقت کمتری دارد، اما اندازه‌ گیری هایی غیر مبهم برای مسافت های طولانی فراهم می ‌سازد و برای اهدافی با انعکاس پراکنشی[4] مناسب‌ تر است.
توجه داشته باشید که تکنیک انتقال فاز بعضی اوقات تکنیک زمان سوق پالس[5] نامیده می ‌شود، چرا که انتقال فاز متناسب با زمان پرواز است، اما این عبارت برای روش‌ هایی که در بالا توصیف شد زمانی مناسب‌ است که زمان سوق یک پالس نوری اندازه ‌گیری شده باشد.
  • برای مسافت های کوچک، گاه از روش ‌های زمان سوق ماوراء صوت استفاده می‌ شود و این ابزار می ‌تواند یک نشانگر لیزری فقط برای داشتن جهت مستقیم و نه اندازه‌ گیری مسافت به تنهایی، داشته باشد.
  • روش‌ های مدولاسیون بسامد[6]، در این روش از باریکه ‌های لیزر با مدولاسیون بسامدی مثلاً با یک شیب خطی بسامد[7] استفاده می‌ شود. فاصله ‌ای که اندازه‌ گیری می ‌شود می ‌تواند به یک اختلاف بسامدی[8] ترجمه شود که می ‌تواند از طریق بیت نوت[9] باریکه‌ های ارسالی و دریافتی اندازه‌ گیری شود.
  • تداخل سنج ها برای اندازه‌ گیری مسافت با دقت بهتر از طول موج (دقت هایی کوچکتر از طول موج) نور مورد استفاده به کار می روند.
رادار لیزر
رادار لیزر ابزاری است که از یکی از تکنیک‌ های اندازه ‌گیری فاصله که در بالا توصیف شد استفاده می‌ کند و جهت فاصله اندازه ‌گیری شده را در دو بعد روبش می‌کند. این روش امکان تصویر سازی یا به طور دقیقتر ایجاد پروفایل عمق از اجسام در محیط را فراهم می ‌سازد این روش کاربردهای گسترده ‌ای از جمله در تشخیص محیط در دانش رباتیک دارد. برای به دست آوردن پروفایل ‌های عمق با آهنگ بالا چیپ ‌های حسگر شبیه به CCD ها به کار می‌ روند که با سیستم الکترونیکی داخلی خود جابجایی فاز در هر نقطه را تشخیص می ‌دهند، لذا فاصله برای هر پیکسل به طور همزمان می ‌تواند اندازه‌ گیری شود. این روش تصویربرداری سریع سه بعدی با ابزار بسیار کوچک را ممکن ساخته است.
در مقایسه با بسامدهای میکروموج یا رادیویی یا ماوراء صوت (رادار) مهمترین مزیت تکنیک‌ های اندازه ‌گیری فاصله لیزری این است که نور لیزر طول موج کوچکتری دارد و این طول موج کوتاه کاربر را قادر می ‌سازد که یک باریکة کاوشگر بسیار کوچکتر ارسال کرده و در نتیجه به قدرت تفکیک عرضی فضایی بیشتری دست یابد. مزیت دیگر این روش این است که با بکارگیری یک فیلتر عبور نواری اپتیکی می ‌توان به طور مؤثر اثرات نوفه در دیگر بسامدهای نوری را حذف کرد.
نکات مهم
در تمام تکنیک‌ های اندازه‌ گیری دیگر که از لیزر استفاده می ‌شود، اندازه ‌گیری لیزری از نوفه لیزر تأثیر می پذیرد. دیگر موارد مربوط به نوفه، می ‌تواند ناشی از نوفه آشکارسازی، نور انحرافی، و اثرات نقطه‌ ای باشد.
هدف ها می‌توانند انعکاس های مختلف و خواص پراکنش بسیار متفاوتی داشته باشند.
توجه داشته باشید که هدف ‌یابی لیزری موارد جدی در باره ایمنی لیزری را مطرح می سازد، خصوصاً زمانی که از پالس ‌های شدید لیزرهایQ-Switch  استفاده می ‌شود. خطرات مربوطه با استفاده از لیزرهای چشم-ایمن[10]، به شدت کاهش می یابد.
 

[1] Triangulation
[2] Time of Flight Measurement
[3] Phase Shift Method
[4] Diffusive Reflection
[5] Time-of-Flight Technique
[6] Frequency Modulation Methods
[7] Linear Frequency Ramp
[8] Frequency Offset
[9] Beat Note
[10] Eye Safe
 


   |    1398/3/23