Лазерын зай хэмжигч нь спорт, барилга байгууламжаас эхлээд цэргийн болон шинжлэх ухааны судалгаа хүртэлх салбарт зайлшгүй шаардлагатай хэрэгсэл болсон. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь лазерын импульс ялгаруулж, тэдгээрийн тусгалыг шинжлэх замаар зайг гайхалтай нарийвчлалтайгаар хэмждэг. Тэдгээрийн хэрхэн ажилладагийг ойлгохын тулд тэдгээрийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг задлан шинжлэх нь чухал юм. Энэ нийтлэлд бид лазерын зай хэмжигчийн гол хэсгүүд болон тэдгээрийн нарийвчлалтай хэмжилт хийхэд гүйцэтгэх үүргийг судлах болно.
1. Лазер диод (ялгаруулагч)
Лазерын зай хэмжигч бүрийн гол цөм нь хэмжилтэд ашигладаг когерент гэрлийн цацрагийг үүсгэдэг лазер диод юм. Ихэвчлэн ойрын хэт улаан туяаны спектрт (жишээ нь, 905 нм эсвэл 1550 нм долгионы урттай) ажилладаг диод нь богино, төвлөрсөн гэрлийн импульс ялгаруулдаг. Долгионы уртын сонголт нь аюулгүй байдал (хүний нүдийг хамгаалах) болон янз бүрийн орчны нөхцөлд гүйцэтгэлийг тэнцвэржүүлдэг. Өндөр чанартай диодууд нь алсын зайн нарийвчлалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тогтмол цацрагийн эрчмийг баталгаажуулдаг.
2. Оптик линзний систем
Оптик линзний систем нь хоёр үндсэн үүргийг гүйцэтгэдэг:
- Коллимаци: Ялгарч буй лазер туяаг нарийсгаж, зайнаас тархалтыг багасгахын тулд зэрэгцээ туяа болгон байрлуулна.
- Фокуслах: Буцаж ирж буй ойсон гэрлийн хувьд линз нь тархсан фотонуудыг детектор дээр төвлөрүүлдэг.
Дэвшилтэт зай хэмжигч нь өөр өөр хэмжээ эсвэл зайд дасан зохицохын тулд тохируулж болох линз эсвэл томруулах чадварыг агуулж болно.
3. Фотодетектор (Хүлээн авагч)
Фотодетектор - ихэвчлэн цасан нурангийн фотодиод (APD) эсвэл PIN диод - нь туссан лазерын импульсийг барьж авдаг. APD нь өндөр мэдрэмжтэй, сул дохиог олшруулах чадвартай тул холын зайн хэрэглээнд илүү тохиромжтой. Орчны гэрлийг (жишээлбэл, нарны гэрэл) шүүхийн тулд оптик зурвасын шүүлтүүрийг хүлээн авагчид нэгтгэсэн бөгөөд энэ нь зөвхөн лазерын тодорхой долгионы уртыг илрүүлэхийг баталгаажуулдаг.
4. Нислэгийн цаг (ToF) хэлхээ
Нислэгийн хугацааны хэлхээ нь зайг тооцоолох гол хэрэгсэл юм. Энэ нь ялгарсан импульс болон илэрсэн ойлтын хоорондох хугацааны хоцрогдолыг хэмждэг. Гэрэл нь мэдэгдэж буй хурдаар (~3×10⁸ м/с) тархдаг тул зайг дараах томъёогоор тооцоолно.
Хэт өндөр хурдтай таймерууд (пикосекундээр хэмждэг нягтралтай) нь миллиметрийн түвшний нарийвчлалд, ялангуяа богино зайн хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
5. Дохио боловсруулах нэгж
Фотодетектороос авсан түүхий өгөгдлийг микроконтроллер эсвэл дижитал дохионы процессор (DSP) боловсруулдаг. Энэ төхөөрөмж нь дуу чимээг шүүж, хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийг (жишээлбэл, агаар мандлын сулрал) нөхөж, цаг хугацааны хэмжилтийг зайн уншилт болгон хувиргадаг. Дэвшилтэт алгоритмууд нь олон цуурайг зохицуулж чаддаг (жишээлбэл, модны их биеийг чиглүүлэх үед навчийг үл тоомсорлох).
6. Дэлгэц ба хэрэглэгчийн интерфэйс
Ихэнх зай хэмжигч нь хэмжилтийг харуулахын тулд LCD эсвэл OLED дэлгэцтэй бөгөөд ихэвчлэн налуу тохируулга, тасралтгүй сканнердах, эсвэл өгөгдөл бүртгэх Bluetooth холболт зэрэг горимуудтай байдаг. Хэрэглэгчийн оролтууд болох товчлуурууд, мэдрэгчтэй дэлгэцүүд эсвэл эргэлдэгч залгуурууд нь гольф тоглох, ан хийх, газарзүйн зураглал хийх зэрэг тодорхой хэрэглээний тохиолдолд тохируулга хийх боломжийг олгодог.
7. Цахилгаан хангамж
Төхөөрөмжийг авсаархан цэнэглэдэг батерей (жишээ нь, Лити-ион) эсвэл нэг удаагийн элементээр тэжээдэг. Эрчим хүчний хэмнэлт нь ялангуяа гадаа ашигладаг гар загваруудад маш чухал юм. Зарим зай хэмжигч нь идэвхгүй байх үед батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгахын тулд эрчим хүч хэмнэх горимтой байдаг.
8. Орон сууц болон угсралтын системүүд
Энэхүү гэр нь бат бөх чанар, эргономикийн хувьд зориулагдсан бөгөөд ихэвчлэн ус нэвтэрдэггүй эсвэл цохилтод тэсвэртэй материалаар хийгдсэн (IP үнэлгээ). Бусад тоног төхөөрөмжтэй (жишээ нь, камер, винтов эсвэл дрон) нэгтгэхийн тулд гурван хөлтэй залгуур эсвэл Пикатинни төмөр зам зэрэг суурилуулах сонголтуудыг багтааж болно.
Энэ бүхэн хэрхэн хамтдаа ажилладаг вэ
1. Лазер диод нь бай руу импульс ялгаруулдаг.
2. Оптик систем нь цацрагийг чиглүүлж, тусгалыг цуглуулдаг.
3. Фотодетектор нь орчны шуугианаас шүүгдсэн буцах дохиог барьж авдаг.
4. ToF хэлхээ нь өнгөрсөн хугацааг тооцоолно.
5. Процессор цаг хугацааг зай болгон хувиргаж, үр дүнг харуулна.
Дүгнэлт
Лазер диодын нарийвчлалаас эхлээд боловсруулалтын алгоритмын нарийн төвөгтэй байдал хүртэл лазерын зай хэмжигчийн бүрэлдэхүүн хэсэг бүр нарийвчлал, найдвартай байдлыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Та гольфын тоглогч байсан ч, газрын зураглалын инженер байсан ч эдгээр элементүүдийг ойлгох нь таны хэрэгцээнд тохирсон зөв хэрэгслийг сонгоход тусална.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 3-р сарын 18