Comment fonctionne le compteur de distance laser?
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Un compteur de distance laser fonctionne en mesurant le temps qu’il faut une impulsion de lumière laser pour être réfléchi sur une cible et retourné à l’expéditeur. C’est ce qu’on appelle le principe du « temps de vol », et la méthode est connue sous le nom de mesure « heure de vol » ou « impulsion ».
Principe d’exploitation
Un compteur de distance laser émet une impulsion de laser à une cible. L’impulsion se reflète alors hors de la cible et de retour à l’appareil d’envoi (dans ce cas, un compteur de distance laser). Ce principe du « temps de vol » est basé sur le fait que la lumière laser se déplace à une vitesse assez constante à travers l’atmosphère terrestre. À l’intérieur du compteur, un simple ordinateur calcule rapidement la distance à cibler. Cette méthode de calcul de distance est capable de mesurer la distance entre la Terre et la Lune en quelques centimètres. Les compteurs de distance laser peuvent également être appelés « trouveurs de portée » ou « trouveurs de portée laser ».
Calcul de la distance
La distance entre le compteur et la cible est donnée par D=ct/2, où c égale la vitesse de la lumière et t égale la quantité de temps pour l’aller-retour entre le compteur et la cible. Compte tenu de la vitesse élevée à laquelle l’impulsion se déplace et de sa concentration, ce calcul approximé est très précis sur des distances de pieds ou de miles, mais perd de la précision sur des distances beaucoup plus proches ou plus éloignées.
Pourquoi lasers?
Les lasers sont concentrés, faisceaux intenses de lumière, généralement d’une seule fréquence. Ils sont très utiles pour mesurer les distances parce qu’ils voyagent à des vitesses assez constantes à travers l’atmosphère et voyagent sur des distances beaucoup plus longues avant que la divergence (l’affaiblissement et l’étalement d’un faisceau de lumière) ne réduise l’efficacité du compteur. La lumière laser est également moins susceptible de se disperser comme la lumière blanche, ce qui signifie que la lumière laser peut parcourir une distance beaucoup plus grande sans perdre d’intensité. Par rapport à la lumière blanche ordinaire, une impulsion laser conserve une grande partie de son intensité d’origine lorsqu’elle est réfléchie hors de la cible, ce qui est très important lors du calcul de la distance à un objet.
Considérations
La précision d’un compteur de distance laser dépend du retour de l’impulsion d’origine à l’appareil d’envoi. Même si les faisceaux laser sont très étroits et ont des énergies élevées, ils sont soumis aux mêmes distorsions atmosphériques qui affectent la lumière normale et blanche. Ces distorsions atmosphériques peuvent rendre difficile d’obtenir une lecture précise de la distance d’un objet près de la verdure ou sur de longues distances de plus d’un kilomètre en terrain désertique. En outre, différents matériaux reflètent la lumière à des degrés plus ou moins élevés. Un matériau qui a tendance à absorber ou à disperser la lumière (diffusion) réduit la probabilité que l’impulsion laser d’origine puisse être réfléchie pour le calcul. Dans les cas où la cible a une réflexion diffuse, un compteur de distance laser utilisant une « méthode de décalage de phase » doit être utilisé.
Réception de l’optique
Pour assurer la fiabilité, les compteurs de distance laser utilisent une méthode pour minimiser la lumière de fond. Trop de lumière de fond peut interférer avec la mesure lorsque le capteur confond une partie de la lumière de fond pour l’impulsion laser réfléchie, ce qui entraîne une fausse lecture à distance. Par exemple, un compteur de distance laser conçu pour être utilisé dans des conditions antarctiques, où une lumière de fond intense est attendue, utilise une combinaison de filtres à bande passante étroite, de fréquences de faisceaux fendu et d’un très petit iris pour bloquer autant d’interférences que possible de la lumière de fond.
Applications
Les compteurs de distance laser et les capteurs de portée ont une grande variété d’utilisations, de la cartographie aux sports. Ils peuvent être utilisés pour créer des cartes du fond océanique ou des cartes de topographie dégagées de la végétation. Ils sont utilisés dans l’armée pour fournir une distance exacte aux cibles pour les tireurs embusqués ou l’artillerie, pour la reconnaissance et pour l’ingénierie. Les ingénieurs et les concepteurs utilisent des compteurs laser pour construire des modèles 3D d’objets. Archers, chasseurs et golfeurs emploient tous des trouvers de portée pour calculer la distance à cibler.
