Принцип работы
Лазерные измерительные приборы используют в своей работе два принципа – импульсный и фазовый.
Первый дальномер состоит из двух компонент – лазера и детектора. Замерив время, которое лазерный луч затратить на движение по пути от источника до отражающего объекта, можно вычислить точное расстояние между ними. Эти устройства применяют для работы на больших расстояниях. Технология работы заключается в следующем, лазер генерирует мощный импульс и отключается. Такое свойство позволяет его скрытно использовать. Это свойство и является решающим фактором, определяющим использования этого прибора военными.
Второй тип, фазовый, работает по следующему принципу. Лазер на некоторое время включает и направляет луч на удаленный объект, у него (луча) разная моделированная частота и по изменению фазы рассчитывают расстояние до объекта. Фазовые измерительные расстояния не имеют приборов для замера отражаемого сигнала. Эти приборы эффективны на расстояниях до 1 километра и поэтому их применяют для бытовых нужд или в качестве прицельных устройств для стрелкового оружия.
Схема действия лазерного дальномера
Лазерный дальномер, применяемый в быту и на строительстве, по сути, является смесью калькулятора и рулетки. Между тем такой прибор обладает рядом неоспоримых достоинств:
- это устройство предоставляет возможность выполнения измерения линейных размеров (длина, высота, ширина), при этом встроенный калькулятор автоматически рассчитает периметр. Кроме того, счетное устройство поможет определить объем помещения;
- дальномер оснащен возможностью хранения полученных данных во внутренней памяти. Их можно использовать для проведения расчетов;
- прибор позволяет измерять расстояние на удаленных расстояниях при чьей-либо помощи, кстати, замеры можно выполнять и на закрытых и на открытых площадках, в разных погодных условиях.
Как работать инструментом на улице?
Для удобства использования дальномер можно закрепить на штативе.
Все же в большинстве случаев дальномер применяют с внешней стороны зданий. Поэтому, чтобы максимально обеспечить точность показаний, можно воспользоваться следующими рекомендациями:
- Использовать для таких работ необходимо те приборы, которые имеют дальность работы в пределах 150-200 м, то есть для больших расстояний.
- Следует использовать мишень. В большинстве стандартных комплектов она уже имеется.
- Для того чтобы показания были точны, следует применять штатив. Если данная деталь покупается отдельно, то дальномер в обязательном порядке должен иметь специальное гнездо с нижней стороны.
Многие модели дальномеров имеют скобу, расположенную сзади. Она может устанавливаться под 90-градусным или 180-градусным углом. Если ее положение перпендикулярно, то прибор измеряет расстояние заподлицо с краем или внешним углом.
Это позволяет знать размер диагонали помещения. В данном случае точка отсчета устанавливается вручную, она начинается от задней или передней стенки скобы. Но некоторые модели оснащены автоматической функцией переноса нулевой точки.
Особенности
При работе с лазерным дальномером целесообразно учитывать некоторые особенности работы с этим устройством.
Дальномеры имеют возможность выполнять измерения на разных расстояниях и с определенной погрешностью. Так, предельное расстояние может лежать в диапазоне от 60 до 200 метров, при погрешности в 5 см. Эти данные указываются в паспорте на изделие. Большая часть моделей дальномеров работает в пределах от – 10 до + 50 градусов.
При эксплуатации прибора на улице, необходимо помнить о том, что не последнюю роль играют погодные условия. Эффективность работы может быть снижена как в плохую, так и в солнечную погоду.
Ключевые особенности
При выполнении замеров необходимо устранить препятствия, которые могут возникнуть между прибором и объектом, это, может быть, листва, стекло и пр.
Практика использования лазерных приборов измерения привела к появлению определенных правил работы. Например, результат измерений будет искажен, если луч будет направлен на поверхность с высокой отражающей поверхностью (зеркало, фольга). Результат будет не совсем верный, если луч будет направлен на объект с низкой отражательной способностью (толь).
Для получения предельно точных результатов используют специальное приспособление ,обладающее отражательной поверхностью.
Во время эксплуатации необходимо постоянно следить за состоянием аккумуляторов или батареек. Слабые источники тока также отрицательно влияют результаты измерений.
При проведении измерений целесообразно использовать штатив. В таком случае точность замера будет повышена.
Параметры выбора
Первый параметр, который поможет определиться, какой дальномер лучше подойдет под конкретный запрос – максимальная дальность действия. Затем нужно обратить внимание на мощность микропроцессора, которой определяется скорость работы и функциональные характеристики прибора.
Точность измерения лазерных дальномеров колеблется в диапазоне 1-1,5 мм, и не является решающим показателем выбора. Погрешности при замерах могут быть вызваны и внешними факторами, которые устраняются путем дополнительных мер, например установкой мишеней для коррекции специфических поверхностей с повышенными поглощающим или отражающим эффектом.
Очки со светофильтрами и модели, спроектированные под различные погодные условия могут решить профессиональные задачи любой сложности. Ценовой класс зависит от набора опций, особенностей комплектации и авторитета производителя.
Порядок работы с лазерной рулеткой
Использование лазерного дальномера на практике это довольно простая задача. Для выполнения измерения достаточно установить его в исходную точку, направить на объект, до которого необходимо выполнить замер и активировать прибор. При этом надо помнить то, что для повышения точности целесообразно использовать штатив, особенно это актуально при измерении больших величин.
Порядок работы с лазерной рулеткой
То есть, проводить выполнения замеров, может, даже один человек без привлечения, помощников.
Конструкция дальномера
В основе работы лазерной рулетки лежат инфракрасные волны. Волна, направленная к какому-то предмету или препятствию, позволяет получить мгновенный результат
Конструкция следующая:
- В пластиковом корпусе рулетки находятся: кнопка «on/off» — включить/выключить;
- монитор;
- излучатель;
- отражатель;
- процессор (микроскопический);
- штатив
- очки (линзы с эффектом противозапотевания)
- программное обеспечение;
- ватерпас.
Чтобы дальномер заработал, нужны аккумуляторные батарейки 1,5 В, тип АА. Этот экономичный источник питания обеспечивает непрерывную работу на достаточно длительный период.
Правила пользования
При работе с такими устройствами необходимо соблюдать определенные правила. Так, категорически недопустимо направлять лазерный луч в сторону человека. Его попадание в глаза может привести к непоправимым последствиям, вплоть до потери зрения.
Проведение измерений при ярком солнце может быть затруднено из-за сложностей с видимостью лазерного маркера. В таком случае необходимо использовать специальные очки, через которые сразу будет его видно.
Лазерная съемка на местности
Во время выполнения измерения на улице, особенно на большие расстояния, необходимо применять пластину, которую называют визир.
Какой дальномер лучше и как его выбрать?
Выбор дальномера основывается на задачах, которые он должен выполнять, а также на его технических характеристиках:
• Класс.
Профессиональный инструмент применяется при работе со сложными объектами в условиях жесткой эксплуатации, в то время как для простых задач, например, косметического ремонта, подойдет бытовой вариант.
• Дальность измерений.
Некоторые современные лазерные модели способны измерять расстояния до 200 м.
Для домашнего ремонта или небольших строительных площадок достаточным будет показатель 20 – 50 м.
• Точность.
Большая часть приборов имеет погрешность, не превышающую 2 мм, чего вполне достаточно для многих бытовых и даже профессиональных строительных работ.
• Гарантия.
Как правило, для бытовых дальномеров производителями предусмотрена гарантия 1 – 2 года, для профессиональных – 2 – 3 года.
Перед покупкой следует уточнить, есть ли поблизости соответствующие сервисные центры.
• Эргономика.
Прибор должен удобно лежать в руке, иметь небольшой вес и не выскальзывать при эксплуатации.
Чем инструмент компактнее, тем удобнее им пользоваться.
Устройство компактного лазерного строительного дальномера
Несмотря на внешнюю простоту, лазерная линейка – это сложный инженерный прибор. Устройство лазерного дальномера состоит из следующих узлов:
Схема работы лазерного дальномера
- Излучатель – он генерирует луч и отправляет его в нужную точку.
- Отражатель – он необходим для приема, отраженного от объекта луча.
- Микропроцессор, для выполнения необходимых расчетов.
- Предустановленная программа необходимая для обработки полученных при замерах данных.
- Прицел, позволяющий направить луч в необходимое место.
- Уровень, с помощью которого прибор можно строго выставить в горизонтальной или вертикальной плоскости.
Устройство пузырькового уровня
Пузырьковый уровень, как правило, состоит из несущего ригеля, в который встроены контрольные и вспомогательные элементы, а это могут быть:
- ампулы (колбы ) с воздушным пузырьком, положение которого зависит от наклона поверхности;
- мерная шкала, для возможности использования уровня как мерительный инструмент;
- противоскользящие накладки;
- разметочные элементы под профессиональные нужды;
- подвижный глазок с градуировкой, позволяющий выставлять угол наклона;
- перископ, отражающий положение пузырька на другую грань уровня, при невозможности контролировать его сбоку;
- оснащение уровня лазером, переводит его в разряд лазерного инструмента, хотя элементом контроля там остается все тот же пузырек в колбе;
- дополнительные колбы (3, 4, 5…..);
- уровень угломер с подвижной планкой и транспортиром;
- антиударные эластичные элементы и т.д.
Возможности регулирования уровня
Встречаются уровни с возможностью регулирования положения колбы, оснащенные юстировочными винтами по сторонам колбы.
Снаружи видны только потайные шляпки юстировочных винтов со шлицами, а внутри корпуса под ними скрыты пружины, которые удерживают колбу и поддаются регулированию.
Дополнительные функции
Применяемая в составе лазерных дальномеров микроэлектроника позволяет не только выполнять прямые замеры. Многие устройства подобного типа обладают некоторыми дополнительными функции, к которым можно отнести:
- Функция непрерывного измерения. При работе в обычном режиме дальномер при нажатии кнопки на пульте фиксирует результат и выводит его на монитор. Но, довольно часто, возникает необходимость в проведении постоянного измерения расстояния, например, от стены до будущей перегородки. Для этого прибор переводят в режим непрерывного измерения. В таком режиме работы, устройство с некоторой частотой самостоятельно выполняет замер и показывает их результаты на монитор. Измерение проходит в реальном режиме времени.
- Определение наибольшего и наименьшего расстояния. Эта функция полезна при определении диагонали в комнате. Дело в том, что выполнить ее замер не так и просто при направлении лазерного луча можно промахнуться и в результате будут получены неточные результаты. После установки на приборе минимального расстояния, он будет фиксировать только те замеры, которые больше установленной.
Виды дальномеров, их возможности и цена
Все дальномеры по принципу работы делятся на два больших класса: активные и пассивные.
Приборы первой группы определяют расстояние на основе измерений времени прохождения сигнала, отраженного от препятствия, между излучателем и приемником, при известной скорости его распространения.
Пассивные варианты измеряют расстояние путем расчета высоты равнобедренного треугольника, при известной базе (расстояние между объектами дальномера) или противоположному острому углу.
К активной категории относятся следующие приборы:
Звуковой
Устройство работает на основе магнитострикционного или пьезоэлектрического преобразователя.
Ультразвуковой прибор рассчитывает расстояние при условии известной скорости распространения электромагнитной волны в конкретной среде. Для воздуха приблизительно 340 м/с.
Световой
По принципу работы различают фазовый и импульсный дальномеры.
Лазерный
Наиболее популярный вариант в строительстве и бытовом применении.
Простейшие рулетки — дальномеры обойдутся покупателю в 2 – 3 тыс. рублей, а профессиональный инструмент не редко стоит более 50 тыс. рублей.
• Другие.
К пассивной категории относятся:
Оптические дальномеры
Измеряющие расстояние при помощи оптического параллакса. Яркий пример – дальномерный фотоаппарат.
• Выполняющие измерения по сопоставлению объекта образцу, например, нитяной дальномер.
• Другие.
По назначению приборы делятся на множество подвидов, большинство из которых легко найти в свободной продаже:
Военный
Обычно тяжелый габаритный инфракрасный прибор, способный учитывать азимут, угол наклона, длину или высоту мишени.
Некоторые ручные ИК–дальномеры способны работать с расстояниями до 25 км, а более мощные идут в стационарной компоновке, монтируются на платформе или штативе, снабжаются модулями с дневным наблюдательным оборудованием, ПНВ, и тепловыми приборами.
Геодезический
В большинстве случаев это оптический нитяной дальномер. Цена – от 3 тыс. рублей.
Также существуют модели и с дополнительными функциями, которые стоят заметно дороже.
Промышленный
Как правило, оптический электронный прибор, предназначенный для работы с объектами белого цвета.
Стоимость – от 100 тыс. рублей.
Для охоты
Разнообразие моделей и компоновок действительно впечатляет, а большая часть из них представляет собой встроенный модуль различного оптического оборудования.
Среди них и прицел с дальномером, который перешел в гражданское использование, как военная разработка, и бинокли ночного видения с дальномером.
Самостоятельные лазерные приборы для удобства наведения имеют видоискатель с увеличением в 6 и более раз.
Стоимость – от 10 тыс. рублей.
Для рыбалки
В основном это легкий и компактный дальномер-монокуляр, часто совмещенный с прибором ночного видения.
Цена – от 6 тыс. рублей.
Строительный
Компактный лазерный прибор, который часто называют лазерной рулеткой.
Различают как бытовые, так и профессиональные модели с расширенным функционалом, например, со встроенным угломером.
Питается от нескольких пальчиковых батареек.
Зачастую лазерный дальномер с уровнем электронного типа, используемый в строительстве, способен измерять расстояния до 30 – 40 м.
Проводя замеры при ярком естественном освещении, лазерный луч практически не заметен на больших дистанциях, а значит, наведение на конкретную точку затруднительно.
Ситуацию спасает дальномер с камерой, который выводит картинку на дисплей устройства.
Прибор с видеокамерой позволяет точно навести лазерный луч в необходимую точку за счет перекрестия, отображаемого на экране, словно на прицеле.
Стоимость – от 2,5 тыс. рублей.
Приложения на смартфон
К отдельной категории относятся специальные приложения, устанавливаемые на “андроид”.
Для высокоточных измерений подобное ПО не годится, но дециметровой точности вполне достаточно для, например, туристических нужд.
Программа в телефоне совершает тригонометрические вычисления при известном угле наклона и высоте смартфона над землей.
Для примера, если измерить высоту от пола до плеча, а затем занести этот показатель в соответствующую строку ПО для андроид, достаточно будет каждый раз держать устройство на уровне плеч.
За определения угла наклона отвечает встроенный датчик в смартфоне.
С функциями электронной рулетки в быту отлично справляются китайские дальномеры.
Среди моделей попадаются достойные, способные проводить измерения с высокой точностью, к тому же, оснащенные дополнениями, сравнимыми с профессиональными приборами.
Дальномер из Китая, при аналогичных характеристиках, стоить будет намного дешевле аналогов, производимых именитыми брэндами.
Для гольфа
Кроме перечисленных выше моделей существуют дальномеры для гольфа.
Такие приборы обладают дополнительными функциями необходимыми при игре в гольф.
Их стоимость в среднем от 15000 – 50000 руб., в зависимости от бренда и функциональных возможностей.
Лазерные дальномеры для работы в помещениях или на небольших дистанциях
Все дальномеры, можно условно разделить на две большие группы. Одни применяют для внутренних работы, другие для внешних. Диапазон измерений, дальномеров, которые предназначены для внутренних измерений как правило, не превышает 100 метров.
Лазерный дальномер для работы в помещениях
Для таких работ могут быть использованы дальномеры, которые используют оба принципа действия.
Принцип действия
По принципу работы лазерные дальномеры подразделяются на 2 больших категории: импульсные и фазовые. Этими особенностями определяется область использования приборов.
Импульсные
Схемная реализация таких приборов является наиболее простой. Работа основана на принципе обнаружения, который используется в радиолокации. На объект направляется короткий радиоимпульс, после чего устройство принимает обратно отражённый сигнал.
Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович
Особенность лазерных импульсных дальномеров заключается в том, что вместо источника излучения используется лазер. Это позволяет увеличить точность измерений и определения местонахождения объекта. Однако при этом страдает угловая расходимость и повышается влияние атмосферного шума на сигнал.
Импульсные дальномеры обычно используются при необходимости точно измерить большое расстояние (100 и более км).
Сферами применения являются:
- Навигация.
- Геодезия.
- Военное дело.
- Астрономия и т.д.
Чтобы определить параметры объекта, удалённого менее чем на 80 км, импульсные приборы должны быть оснащены дорогостоящими элементами (специализированными микросхемами, программируемыми логическими интегральными схемами).
Фазовые
Благодаря отсутствию дорогих компонентов (ПЛИС, сверхточных таймеров) они стоят значительно дешевле, чем импульсные модели.
Дальномеры при работе постоянно излучают сигнал, частота которого не превышает 500 МГц. Волна имеет неизменную длину (500-1100 нанометров). Фотоприёмник принимает отражающийся от объекта импульс. Расстояние определяется на основании расчёта разницы между изначальной и конечной фазами сигнала. Такие приборы обеспечивают высокую точность измерений при удалённости объекта не более 1 км.
Сферы применения таких приборов обусловлены их способностью производить точные измерения на небольших расстояниях:
- Строительство.
- Некоторые виды геодезических работ.
- Сканеры.
- Робототехника и т.д.
Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович
В повседневной жизни обычно используют именно фазовые дальномеры. Также в строительстве широко применяется их разновидность – лазерная рулетка.
На что смотреть при выборе лазерного дальномера
На рынке представлено множество моделей лазерных дальномеров и зачастую потребитель может просто запутаться в обилии предложении. Поэтому потребитель, делая выбор лазерного дальномера, может руководствоваться определенными критериями, среди которых есть такие:
- Для работ внутри помещения достаточно прибора, который может выполнять замеры углов, и иметь функции, например, расчет периметра. Рулетки этого класса имеют небольшой диапазон измерений примерно в пределах 100 метров.
- Для работ на открытых пространствах применяют более дорогие модели. Они оснащены большим набором функций, в частности, может выполнять замер минимального и максимального измерения. Кроме того, их оснащают визирами, средствами подключения к компьютеру.
- Для работ на улице должны использоваться приборы, выполненные в защищенных корпусах и иметь кейсы, предназначенные для транспортировки.
- Разумеется, не последнюю роль играет стоимость изделия. Так, устройства, предназначенные для работы внутри помещений, стоит несколько дешевле, чем те, которые предназначены для работ на открытых пространствах.
- Конечно, нельзя обойти вопрос, а какая компания произвела продукцию. Стабильным спросом пользуются приборы, произведенные в компании Makita, Bosch, Hilti и некоторых других. Кстати, при покупке такого прибора, целесообразно уточнить наличие документов, подтверждающих качество и безопасность этих устройств. Дело в том, что популярность таких приборов, привела к тому, что на рынке существует большое количество приборов низкого качества изготовления.
Зависимость техники от условий
Дальномер имеет два функциональных блока: излучательный, в составе которого есть лазерный диод, и приемник. За счет электромагнитной волны возникает лазерный луч. Сама волна производится дальномером, далее она отражается от рабочей плоскости, будь то полы, стены, потолок или другая рабочая сторона объекта. После этого идет ее возврат в приемник. Каждая волна имеет свою амплитуду и длину. Последний показатель изначально известен вычислителю дальномера, поэтому дальнейшие его вычисления производятся за счет принципа сложения всех длин волн, которые прошли путь до объекта и обратно. После этого выполняется деление данной суммы надвое. А если есть «обрезанная» волна, то и ее показатель приплюсовывается.
Сравнительные характеристики нескольких моделей лазерного дальномера.
Полученная цифра выводится на дисплей прибора. Измерительная величина, то есть метры или сантиметры, устанавливается по личным требованиям.
Дальномер отлично справляется в условиях закрытых помещений, так как в этом случае расстояния имеют небольшие значения, а помехи и вовсе отсутствуют. А что касается природы, то тут есть несколько факторов, которые могут создать погрешности в работе:
Солнце. Зачастую цвет лазеров является красным, поэтому чем ярче поверхность, тем хуже видна конечная точка
Почему это так важно? Потому что дальномер должен уметь обработать сигнал, а он будет слишком слабым, что может повлиять на точность показаний. Поэтому в темное время суток показания лазерного дальномера более точны
Загрязненность окружающей среды
Лучший вариант – если работа проводится за городом, так как воздух там прозрачнее. В условиях загазованности или туманности опять-таки возникает риск возникновения погрешностей. Надежность крепления дальномера. Ручные измерения всегда сопровождаются неточностями. Поэтому лучше для замеров использовать специальный штатив. Кстати, многие современные приборы имеют уже в стандартной комплектации такой элемент. Рабочая поверхность. Если измеряемая плоскость будет иметь темный цвет или шершавую структуру, то луч станет поглощаться. Поэтому для таких целей используют светлую поверхность, которая за счет гладкости и цвета помогает повысить коэффициент отражения.
Характеристики прибора
Вне зависимости от того, какими дополнительными опциями оснащён лазерный дальномер, он обладает следующими характеристиками:
- Диапазон измерений (показывает максимальное расстояние, на котором прибор может измерить параметры объекта с точностью, заявленной производителем. У современных моделей этот показатель достигает 100 м).
- Точность (допустимая погрешность в измерениях. Обычно находится в пределах 3 мм).
- Питание. Обычно осуществляется от элементов АА или ААА (так называемых «пальчиковых» или «мизинчиковых» батареек). Некоторые модели питаются от аккумуляторов или элементов питания нестандартных типов, однако лучше выбрать прибор на классических батареях, которые без труда можно найти в магазине.
- Масса. Современные компактные дальномеры весят до 150 грамм. Более тяжёлые модели неудобны в использовании, особенно если с прибором приходится работать постоянно.
Дополнительные функции
Помимо основной функции (измерение расстояния), современные модели могут оснащаться опциями, которые позволяют им решать множество других задач: рассчитывать объём и площадь, выполнять математические действия и т.д..
Наиболее популярными являются следующие дополнения:
- Уровень (с его помощью можно определить отклонения плоскостей по вертикали и горизонтали).
- Угломер (в совокупности с уровнем позволяет производить одновременно несколько измерений).
- Защита от пыли и влаги. Дальномеры являются точными электронными устройствами. Попадание внутрь пыли или влаги может привести к выходу его из строя. Защищёнными корпусами оснащаются практически все современные модели. Однако если прибор планируется эксплуатировать в неблагоприятных условиях, рекомендуется выбрать вариант с повышенной защитой. Дополнительно можно приобрести специальный чехол.
- Подсветка. Даже на дорогостоящих моделях со множеством дополнительных опций иногда можно встретить монохромный дисплей и клавиатуру без подсветки. Такие приборы не очень удобны в эксплуатации. Лучше выбрать устройство с активируемой либо постоянной подсветкой и цветным дисплеем.
- Дальномер, оснащённый этой функцией, можно подключить к смартфону, планшету или ноутбуку для сохранения, анализа и передачи данных. Если выполнять все эти действия вручную, темп работы существенно снизится.
