שתי שיטות למדידת מרחק: שיטת דופק ועיקרון שיטת פאזה
מד טווח הוא כלי למדידת אורך או מרחק, וניתן לשלבו עם ציוד או מודולים למדידת זווית למדידת פרמטרים כגון זווית ושטח. ישנן צורות רבות של מדדי טווח, בדרך כלל מבנה גלילי ארוך המורכב מעדשת אובייקטיבית, עינית, מכשיר תצוגה (שניתן להבנות), סוללה ורכיבים נוספים.
מדדי טווח לייזר יכולים גם לפלוט פולסי לייזר מרובים כדי לקבוע אם עצם מתרחק או קרוב למקור האור באמצעות אפקט הדופלר.
עקרונות של מד טווח
מדדי טווח לייזר משתמשים בדרך כלל בשתי שיטות למדידת מרחק: שיטת דופק ושיטת פאזה. תהליך טווח הדופק הוא כדלקמן: הלייזר הנפלט על ידי מד הטווח מוחזר על ידי האובייקט הנמדד ולאחר מכן נקלט על ידי מד הטווח, אשר בו זמנית מתעד את זמן הנסיעה של הלייזר הלוך ושוב. מחצית מהמכפלה של מהירות האור וזמן הלוך-חזור הוא המרחק בין מד הטווח לעצם הנמדד. הדיוק של שיטת הדופק למדידת מרחק הוא בדרך כלל סביב+/-1 מטרים. בנוסף, נקודת המדידה העיוורת של מד טווח מסוג זה היא בדרך כלל בסביבות 15 מטר.
טווחי לייזר היא שיטת מדידת מרחק בטווחי גלים אופטיים. אם האור מתפשט באוויר במהירות של c ו-A אם הזמן הנדרש לנסיעה הלוך ושוב בין שתי נקודות B הוא t, אזי A ניתן לבטא את המרחק D בין שתי נקודות B באופן הבא.
D=ct/2
בנוסחה:
D - אתר בדיקה AB מרחק בין שתי נקודות;
מהירות התפשטות האור באטמוספרה;
T-אופטי הלוך ושוב A הזמן הנדרש לפעם אחת.
כפי שניתן לראות מהמשוואה לעיל, למדוד את A המרחק B מודד למעשה את זמן t של התפשטות האור. על פי שיטות מדידה שונות, ניתן לחלק מדדי טווח לייזר בדרך כלל לשתי צורות מדידה: דופק ופאזה.
מד טווח לייזר מסוג פאזה
מד טווח לייזר פאזה הוא מכשיר המשתמש בתדר של פס הרדיו כדי לווסת את משרעת קרן הלייזר ולמדוד את השהיית הפאזה שנוצרת על ידי האור המאופנן הנוסע הלוך ושוב לקו המדידה. בהתבסס על אורך הגל של האור המאופנן, המרחק המיוצג על ידי עיכוב שלב זה מומר. השיטה העקיפה משמשת לקביעת הזמן הנדרש לאור לעבור הלוך ושוב דרך קו המדידה, כפי שמוצג באיור.
מדדי טווח לייזר פאזה משמשים בדרך כלל בטווח דיוק. בשל הדיוק הגבוה שלו, בדרך כלל בטווח המילימטרים, על מנת לשקף אותות בצורה יעילה ולהגביל את המטרה הנמדדת לנקודה ספציפית פרופורציונלית לדיוק המכשיר, מדדי טווח מסוג זה מצוידים ברפלקטור הנקרא יעד שיתופי.
