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雷射測距儀

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Military Laser rangefinder LRB20000.jpg

雷射測距儀(英語:Laser rangefinder)是一種利用雷射束測定距離的儀器

其基本原理是,向待測距的物體發射雷射脈衝並開始計時,接收到反射光時停止計時。這段時間即可以轉換為雷射器與目標之間的距離。

雷射測距儀也可以發射多次雷射脈衝,通過都卜勒效應來確定物體是在遠離還是在接近光源。

由於光速太快,這種儀器在測量近距離時並不準確。在需要小於毫米級別的高精度測距時,三角測量法更為適宜。


雷射脈衝[編輯]

精確性[編輯]

誤差範圍[編輯]

計算與公式[編輯]

A、B兩點距離由下列式子給出:

D波長c是光速,t是A和B之間往返的時間量。

其中φ是光傳播產生的相位延遲,ω是光波的角頻率。 然後用等式中的值代替:

在這個等式中,λ是波長c / f ; Δφ是不滿足π的相位延遲的一部分(即φ模數π); Ñ是往返的波的整數倍半週期和Δ Ñ剩餘小數部分。

技術[編輯]

飛行時間技術(time of light)[編輯]

測量光射入到目標再返回的時間值,透過已知的光速,以及測得的準確時間計算,可算得距離。當有許多光依照順序性發射,會使用平均時間作為準確時間,且這種技術需要非常精準的亞奈秒定時電路。

多頻相位移技術(Multiple frequency phase-shift)[編輯]

測量多個反射頻率的相位移,並將其帶入特定方程式以計算。

干涉測量術(Interferometry)[編輯]

用來測量距離變化的技術,且是目前最準確有用的技術。

應用層面[編輯]

軍事[編輯]

3D列印[編輯]

雷射測距儀被用在識別三維物體,建模,與多種計算機視覺判別相關領域。此技術形成飛行時間三維掃描器的核心。相較於軍事等級的測距儀,在單向或360度的模式中,一般的雷射測距儀也提供高精準度掃描能力。

目前已開發出許多演算法來合併單一物體從多個角度測得的範圍數據,並以盡可能小的誤差生成完整三維模型。雷射測距儀相比起其他計算機視覺領域的優勢之一是,不需提供兩個有關聯的圖像來提供立體方法中的深度資訊。

透過使用雷射測距儀,計算機視覺判別技術通常擁有0.1毫米以下的深度解析度。

林業[編輯]

在林業中,是使用特殊的雷射測距儀,該測距儀裝備有防葉過濾器並與反射鏡一起使用。雷射光只會從該反射鏡反射,因此可以確保距離測量的準確性。此種測距儀可用於森林清點(forest inventory)

運動[編輯]

雷射測距儀可有效應用在需要精準測距的運動,像是高爾夫,打獵,射箭。許多測距離具有角度範圍補償(ARC:angle range compensation),多距離能力,斜率計算,JOLT(計算目標被鎖定的震動),Pin-seeking。[1] 角度範圍補償可以用步槍法來計算,但在野外打獵時,使用測距儀進行測量則較為容易方便。在高爾夫中時間是相當重要的,雷射測距儀可以快速有效的測量球到旗子的距離。[2]美東的許多獵人不常用測距儀,但美西獵人需要測距儀,因為狩獵的空間較大,須測量的距離較長。

工業生產過程[編輯]

在鋼鐵產業庫存管理系統與生產的自動化過程中所使用。

雷射測量儀器[編輯]

1993年在法國推出徠卡測量系統,該系統使用雷射測距儀取代傳統捲尺,並將此投入建築,裝修等產業。傳統上,要用捲尺房間類的大型物體或空間,需要由一個人將捲尺固定在牆的一端,另一個人拉伸捲尺直線到牆的另一端。若使用雷射測量工具,只需要一名操作員即可完成測量工作。單次測量上捲尺可能較為精準,但雷射測量工具可以經由多次測量並校正而提升精準度。另外,雷射測量工具具有簡單的計算能力,可計算面積或體積,以及公制單位上的轉換。這一類產品可以在硬體商店或線上商店購得。

價格[編輯]

取決於雷射測距儀的品質與用途,它的價格會有所不同。軍事等級的測距儀,在使用上需要非常精確且使用距離必須很遠,因此造價可能會超過數十萬美元。而在民用產業中,像是打獵或高爾夫領域,測距儀的價格則會較實惠。[3]

安全性[編輯]

雷射測距儀的安全等級被分為四個主等級與數個次等級,用於消費者的測距儀通常為主等級一或二,並認為是相對安全的。[4]而大多數軍事用的測距儀的能量等級超過主等級二。但無論安全等級為何,都應避免直接照射到眼睛。

參考資料[編輯]

  1. ^ Best Golf Rangefinders - 2016 Reviews (Updated). Grumpy Gopher. 2016-05-27 [2016-12-06] (美國英語). 
  2. ^ 5 Best Golf Rangefinder Reviews 2017, Buying Guide & Ultimate Comparison Chart. www.top5reviewspot.com. [2017-01-30] (美國英語). 
  3. ^ Laser Rangefinder Cost. OpticsPlanet. [2017-04-11] (英語). 
  4. ^ Laser Standards and Classifications. www.rli.com. [2017-04-11].