Принцип работы лазерного дальномера

Лазерный дальномер – незаменимая вещь на поясе для инструментов

Такое устройство как рулетка знакомо, безусловно, всем строителям, да и не только им. Данный прибор дает возможность проводить измерение расстояний в пределах нескольких метров. А вот для нахождения дистанций в десятки и даже сотни метров такой инструмент уже не подойдет. Ввиду этой проблемы на смену обычной механической измерительной рулетке пришли современные измерительные приборы – лазерные дальномеры, или, как их часто называют, лазерные рулетки.

Лазерный дальномер – это компактный электронный прибор для мгновенного определения расстояний посредством лазерного излучения. Современные модели этих приборов позволяют не только измерять длину, но и рассчитывать объем и площадь, определять высоту по теореме Пифагора, а также выполнять тривиальные операции на основе простейших арифметических вычислений. Особенно удобно дальномерами производить замеры в труднодоступных местах и на открытом пространстве, а благодаря высокой точности, лазерные рулетки в наше время используются практически повсеместно: в строительстве, архитектуре, ландшафтном дизайне, при ремонтных работах, и даже для охоты и в военном деле. Они являются самым востребованным измерительным прибором в деятельности проектных, надзорных, геодезических, строительных организаций, бюро технической инвентаризации.

Принцип работы

Импульсные лазерные дальномеры имеют в своей конструкции излучатель (импульсный лазер) и приемный детектор. Для того чтобы вычислить расстояние до объекта, необходимо навести на него луч лазера. Метод основан на непосредственном измерении времени распространения коротких импульсов энергии, которые излучаются передатчиком и проходят путь до объекта и обратно. Данные устройства обладают большой дальностью работы и измеряют расстояния свыше 1 км. Фазовые дальномеры вычисляют длину по сдвигу фаз исходящего и отраженного сигнала, эффективны при расстояниях всего лишь до 100 м, но обладают более высокой точностью.

Во время работы лазерные рулетки, в отличие от механических, не требуют прибегать к помощи второго человека. Они способны производить замеры, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Однако, применяя эти устройства, необходимо соблюдать определённые правила. Работоспособность рулетки снижается при неблагоприятных условиях: в дождь или очень солнечную погоду, в запылённом или загазованном помещении. Также нужно следить, чтобы между прибором и измеряемой поверхностью не было помех.

Как выбрать лазерную рулетку

Прежде чем купить лазерный дальномер, необходимо определиться с целью его использования и обратить внимание на важные параметры:

• Диапазон измерений и точность: приборы бытового использования рассчитаны на расстояния от нескольких сантиметров до 60 метров и функционируют с точностью ± 1,5-3 мм, профессиональные модели способны определять отрезки длиной от 60 до 250 и более метров с погрешностью ± 0,5-1 мм.
• Встроенный визир (прицел) необходим для комфортной работы на улице в дневное время суток и позволяет осуществлять измерения с совершенной точностью в плохих условиях освещения. Для использования дальномера внутри помещений данной функцией можно пренебречь.
• Наличие дополнительных функций: помимо определения расстояния до объекта, многие рулетки позволяют производить расчеты площадей, периметров и объемов, осуществлять простейшие математические операции. Для бытового применения достаточно наличия базовых функций: расчет площади, объема помещения; теорема Пифагора; сложение и вычитание. Для профессиональной деятельности стоит сделать акцент на вспомогательные функции, при помощи которых делать замеры становится намного удобнее и быстрее: измерение углов; нахождение минимума/максимума; вычисление недоступной длины, например, высоты здания; определение отклонения; нахождение площади треугольника; вычисление координат точек; наличие встроенной памяти; наличие подсветки дисплея; возможность беспроводной передачи данных.
• Возможность фиксации на штативе. Весьма полезная функция в процессе выполнения геодезических и топографических работ, позволяющая увеличить точность производимых измерений.
• Материал корпуса.

Мы предоставляем гарантию на срок 12 месяцев и осуществляем оперативную бережную доставку в любые города России от 3000 рублей бесплатно!

Лучшие полупрофессиональные лазерные дальномеры

Модели этой категории обладают расширенным набором функций. Помимо измерения расстояния на дальности от 40 м, они способны также производить сложение, вычитание данных, вычислять объем и площадь.

Полупрофессиональные дальномеры отличаются умеренной стоимостью и могут использоваться не только в домашних работах, но и на открытом пространстве.

Laserliner LaserRange-Master T4 Pro

4.9

★★★★★
оценка редакции

96%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель оснащена датчиком наклона 360°, позволяющим вычислить вертикальную и горизонтальную составляющую измеряемого расстояния.

Прибор также способен определить площадь и объем помещения, обладает функцией «Пифагор» для расчета высоты зданий и размеров прямоугольных ниш.

Дальность измерения — 40 метров, погрешность при этом не превышает 2 мм. Лазерная рулетка оснащена трехстрочным сенсорным экраном с подсветкой и отвечает классу защиты IP54, гарантирующему устойчивость устройства к воздействию пыли и влаги.

Достоинства:

• широкие возможности измерения;
• выбор точки отсчета;
• защита от внешнего воздействия;
• поддержка Bluetooth.

Недостатки:

сложность управления.

Laserliner LaserRange-Master T4 Pro будет полезен при работе в неблагоприятных условиях, использования в труднодоступных местах. Его стоит приобрести для решения сложных измерительных задач.

Stabila LD 420 Set

4.9

★★★★★
оценка редакции

92%
покупателей рекомендуют этот товар

Главным преимуществом модели является стабильная работа в неблагоприятных условиях. Она обеспечивается ударопрочным кожухом, а также защите корпуса от попадания внутрь влаги и пыли, соответствующей классу IP65.

К дополнительным возможностям устройства стоит отнести функции непрерывного измерения, вычисления объема и площади объекта. Прибор ведет работу на расстоянии до 100 метров и дает погрешность не более 1 мм.

Достоинства:

• точность измерений;
• долгий срок службы;
• широкие возможности;
• удобное управление;

Недостатки:

энергозатратен.

Stabila LD 420 Set будет полезна при работе на масштабных строительных объектах. Отличный выбор для использования на открытом воздухе.

Veber 6х26 LR 800

4.8

★★★★★
оценка редакции

89%
покупателей рекомендуют этот товар

Особенностями модели являются эргономичный дизайн и простота управления. Все благодаря светодиодной подсветке, наличию всего двух кнопок и интуитивно понятному интерфейсу.

Прибор способен определить дистанцию до цели на расстоянии около 800 метров с погрешностью не более 100 см.

Для точного наведения на необходимую точку устройство оснащено монокуляром с шестикратным увеличением.

Достоинства:

• большая дальность измерений;
• удобное управление;
• защита от влаги и пыли;
• точность наведения на объект.

Недостатки:

крупные габариты.

Veber станет отличным приобретением для людей, ведущих активный образ жизни. Он пригодится на охоте, в стрелковых видах спорта и в многодневных походах.

Stanley TLM165

4.8

★★★★★
оценка редакции

87%
покупателей рекомендуют этот товар

Устройство способно не только производить измерения, но и проводить с полученными значениями ряд вычислений. К ним относится определение площади и объема, сложение и вычитание.

Диапазон измеряемых расстояний — от 0,1 до 50 метров, погрешность составляет около 1,5 мм. Прибор ведет статистику замеров, позволяющую анализировать и сравнивать получаемые результаты. Для удобства пользователя экран дальномера имеет двухстрочное разделение и подсветку.

Достоинства:

• точность измерений;
• защита от влаги и пыли;
• компактность;
• архив замеров.

Недостатки:

слабая видимость на улице.

Stanley TLM165 подойдет для несложных инженерных работ в помещении. Его можно рекомендовать как домашним мастерам, так и профессионалам.

Зубр ДЛ-30

4.7

★★★★★
оценка редакции

87%
покупателей рекомендуют этот товар

Смотрите обзор

Управление устройством производится с помощью трех кнопок на передней панели, каждая операция сопровождается звуковым сигналом и индикацией. Модель оснащена функциями трекинга, «Пифагора», измерения длины, площади и объема.

Прибор отличается долгой работой на одном заряде аккумулятора — более 10000 измерений. Зубр ДЛ-30 обладает двумя точками отсчета для удобства использования и автоматически отключается через 180 секунд бездействия.

Достоинства:

• богатый функционал;
• удобство работы;
• простая настройка;
• экономичное энергопотребление.

Недостатки:

маленький дисплей.

Зубр ДЛ-30 стоит приобрести для использования в строительных работах или прокладывании сетей энергоснабжения.

Простота и надежность устройства гарантируют стабильное его функционирование на протяжении длительного времени.

На чем основана работа лазерного дальномера

Нет никакого сомнения в том, что все высокотехнологичные разработки в первую очередь проходят «апробацию» в военной сфере. Когда автор этих строк в далеком 1981 году поступил в Одесское высшее артиллерийское училище, первые навыки ведения разведки осваивались еще на стереоскопических дальномерах ДС-1 и ДС-2. Но, кстати, работать на них с достаточной степенью точности могли очень немногие. Поэтому великим «откровением» для нас стало изучение лазерного дальномера ДАК-1, который в те годы считался секретным образцом вооружения.

Дальномер артиллерийский квантовый ДАК-1 – когда-то считался чудом современной техники. Но это только приемо-передатчик, а к нему ещё шел массивный приборный блок с аккумуляторами питания.

Нашу радость омрачало лишь то, что доставка дальномера на наблюдательный пункт превращалась в немалое испытание. Комплект представлял собой два тяжеленных металлических ящика и треногу. Поэтому, хорошенько попотев на занятиях, мы строили смелые мечты, что когда-нибудь подобная техника станет намного компактнее, и будет являться чуть ли не предметом индивидуальной экипировки артиллерийского разведчика.

Так оно и получилось, но значительно позднее.

Со временем военные разработки перекочевали и в общедоступную сферу, в частности — в строительство. А развитие технологий привело к тому, что прибор такого принципа действия сейчас можно запросто купить в магазине.

Безусловно, лазерные дальномеры, которые сегодня предлагаются потребителю, по своим возможностям все равно уступают современной военной технике. Но от них и не требуется измерений, исчисляемых многими сотнями метров и километрами. А вот принцип работы и тех и других – очень схожий.

Измерение расстояния основано на способности оптически непрозрачной поверхности отражать направленный на нее световой поток. То есть, если направить на «цель» мощный световой импульс, выработанный встроенным излучателем (лазером), а затем засечь отраженный сигнал, то, зная скорость света, можно определить и расстояние до объекта.

Но на деле измерение производится несколько иначе. Дело в том, что скорость света – огромна, и при небольших измеряемых расстояниях приходится оперировать крайне малыми временными интервалами, измеряемыми наносекундами. Изготовить компактный таймер, который мог бы очень точно производить засечку столь малых интервалов – очень сложная и дорогостоящая задача. Поэтому в строительных дальномерах используется принцип зачески фазового сдвига отраженного светового инфракрасного импульса.

Принцип измерения дальности дол объекта по фазовому сдвигу отраженного инфракрасного луча

При нажатии кнопки пуска излучатель лазерного дальномера генерирует световой луч строго определенной длины волны и частоты. Направленный на в нужную точку луч отражается от неё, и принимается фотоприемником прибора. Во встроенном микропроцессоре сравниваются фазы луча на выходе из прибора и отраженного. Так как частота и длина волны излучения известны, с высокой точностью можно оценить расстояние, пройденное лучом. Погрешность обычно составляет не более половины длины волны, что дает ошибку в пределах 1÷1,5 мм на метр измеряемого расстояния, что для условий строительства считает отличным показателем.

Существуют и иные типы дальномеров. Так, в мощных приборах, способных точно оценивать дистанции в сотни и более метров, устанавливается мощный импульсный лазер, не дающий рассевания пучка света, и высокоточный таймер, способный с высочайшей точностью замерять временные интервалы. Но стоимость таких приборов – очень велика, и в бытовых условиях применения им не находится.

Для измерения расстояний применяется и принцип отражения звуковых волн. Он реализован в ультразвуковых электронных «рулетках».

Применяется для измерения дальности и принцип отражения звуковых волн. Такие ультразвуковые «рулетки» есть в продаже, они рассчитаны на работу на небольших дистанциях. Судя по отзывам, их не особо хвалят опытные строители, хотя, это и некатегоричное суждение.

Но в данной статье в дальнейшем остановимся только на лазерных дальномерах фазового типа.

История разработки

Как вообще возникла такая технология — лазер? Первооткрывателями такого сгустка света являются физики Прохоров и Басов. Впервые данная технология стала использоваться для военных целей при производстве техники в 1960 годах. Собственно, там и обнаружили, что с помощью лазерного луча можно измерять расстояния. И первыми, кто начал применение подобных технологий, стали артиллеристы и пехотинцы. В дельнейшем они приспосабливались для использования в гражданской жизни. И сейчас лазерные линейки и приборы на их основе нашли себе применение почти во всех областях жизнедеятельности человека.

На данный момент найти представителя такой технологии можно в любом магазине электротоваров. Единственное, о чем можно говорить, – это стоимость и функционал. Кстати, разрабатываются и смежные технологии. Ярким примером являются ультразвуковые указки, которые используют звук и для указания направления тоже применяют лучи света. Если вас интересует лазерная линейка, своими руками изготовленная, то должны вас огорчить – данный прибор работает на микросхемах и требует при изготовлении стерильности рабочего места, что в домашних условиях не получается. Поэтому сделать его в обычном понимании с нуля нельзя. Можно купить только отдельные уже готовые части, которые будут собраны в один прибор.

Рулетка для измерения длины – как появилось такое устройство?

Производя самые разнообразные работы по строительству, хорошему специалисту просто не обойтись без полноценного набора инструментов и различных приспособлений. Однако большинством из них невозможно будет пользоваться, если не провести предварительные замеры, например: где бить отверстия под крепление проводов, на какой высоте поместить полку для книг, или на каком расстоянии сделать оконный проем. Для этой цели необходимы хотя бы рулетки измерительные металлические, а лучше воспользоваться чем-то поновее.

Учитывая то, как раньше люди измеряли расстояние и размеры, можно представить, что эти показатели были несколько неточными. Древняя мера, применявшаяся в Палестине, называемая «локоть», представляла собой дистанцию от кончика среднего пальца до локтевой косточки. Легко понять, что руки у всех людей разные, поэтому эта длина, равная 44.5 см, была весьма приблизительной. Почему люди использовали разные определения (длина между большим и указательным пальцами, расстояние от пальца до локтя и прочее), если они были такими неточными? Ответ прост – у них не существовала рулетка для измерения длины. Зато этот ценный прибор есть сегодня у нас, да и приобрести его может каждый начинающий строитель в любом строительном магазине.

Виды кран-букс для смесителей

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:

1. 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.

2. 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.

Применение и функции лазерного дальномера

С помощью лазерной рулетки можно рассчитать объём, вычислить площадь помещения, замерить сложные недоступные отрезки, определить длину ската крыши и угол его наклона, найти площадь стены с наклоном у потолка, а также её диагональ.

Дополнительные функции некоторых современных дальномеров

1. Подсветка.
2. Ватерпас или пузырьковый уровень. Это приспособление чаще всего устанавливают на строительных лазерных рулетках. Оно поможет определить, ровно ли располагается прибор на поверхности.
3. Визир — специальное устройство, приближающее точку, до которой ведётся измерение. Функция работает аналогично цифровому увеличению (зуму) на видеокамерах и особенно актуальна для работы на больших расстояниях.
4. Дисплей с цветным экраном.
5. Измеритель температуры воздуха. Допустимые погодные условия для использования каждого прибора указаны в инструкции. В любом случае при работе на морозе необходимо дать устройству некоторое время на адаптацию к окружающей температуре.
6. Датчик для измерения наклона в пределах до 45°. Он нужен для проведения расчёта угла ската крыши, наклона навеса и других аналогичных операций. Лазерный дальномер со встроенным датчиком измерения угла наклона позволяет вычислять расстояния на криволинейной поверхности
7. Индикатор уровня зарядки батареи.
8. Функция Bluetooth.
9. Трекинг — непрерывное измерение расстояний. При перемещении дальномера трекинг производит замеры не один, а несколько раз с определённой периодичностью и показывает получаемые результаты. Такая опция необходима для того, чтобы отмерить нужную длину конструкции или помещения.
10. Различные математические функции.

Работа с лазерной рулеткой

1. Установить и зафиксировать прибор в точке начала измерений.
2. Включить дальномер при помощи специальной кнопки.
3. Выбрать нужную точку отсчёта. Во многих моделях для удобства встроена возможность выбора точки — от передней части корпуса прибора или от задней. Такая функция нужна для определения расстояния без учёта размеров корпуса. Некоторые устройства также оснащены специальными скобами, позволяющими проводить измерения в неудобных местах. Точку отсчёта в них можно выбрать от края корпуса либо от самой скобы.
4. Выбрать необходимые единицы измерения.
5. Начать измерения, нажав функциональную кнопку.
6. Просмотреть результат на дисплее прибора.

Например, если нужно определить расстояние от одной стены до другой, необходимо провести следующие действия:

1. Установить прибор на одной стене.
2. Убедиться, что прибор зафиксирован ровно на поверхности и плотно у стены.
3. Назначить точкой отсчёта прижатую часть корпуса. Это позволит учесть в расчётах толщину самой рулетки.
4. Включить функцию начала замеров.
5. Посмотреть полученные результаты на экране. Для того чтобы измерить необходимое расстояние, нужно приложить прибор к стене и нажать функциональную кнопку — все остальные действия прибор произведёт сам.

Для получения более точных расчётов не рекомендуется держать прибор в руках при измерении. Запрещается направлять лазерный луч прибора в лицо, потому что он может обжечь сетчатку глаза.

Видео: как пользоваться лазерной рулеткой

1. Лазерную рулетку следует эксплуатировать согласно технической инструкции.
2. Нельзя допускать попадания влаги и грязи в прибор, а также перегрева и переохлаждения дальномера.
3. Необходимо беречь прибор от падения и ударов.
4. Проводить ремонт дальномера следует только в специальных мастерских.
5. Хранить лазерный дальномер рекомендуется в специальном чехле.

Функции лазерных дальномеров

Определение расстояния из разных точек отсчета

У лазерного дальномера есть несколько точек отсчета, что связано с особенностями измерения. Луч лазера исходит из корпуса прибора, так что при измерении расстояния от одной стены до другой придется учитывать длину этого корпуса. Чтобы не пришлось вести такие подсчеты в уме, в дальномерах настраивается точка отсчета. Она ведется от заднего торца устройства, от переднего торца или от упорной скобы (при ее наличии). Когда нужно узнать точную длину объекта, скобу выдвигают на 90 градусов (фактически цепляют за край объекта). Если нужно мерить из угла, то скобу выдвигают на 180 градусов, ведь сам прибор строго в угол не поместится.

Измерение площади и объема

Для измерения лазерным дальномером площади прямоугольника нужно определить его длину, ширину и нажать на специальную кнопку. Прибор рассчитает площадь фигуры и выведет результат на экран. Для определения объема параллелепипеда придется измерить его длину, ширину и высоту. Некоторые электронные рулетки умеют измерять углы, площади и объемы более сложных фигур. Такие измерения помогут быстро определить площадь пола, потолка, стен или узнать объем конструкции. Последнее потребуется, например, при строительстве бассейна или установке кондиционера, когда нужно знать объем воздуха кондиционируемых комнат. В некоторых приборах есть специальная функция маляра, которая складывает длины стен помещения и умножает на высоту, чтобы узнать общую площадь окрашиваемого или оклеиваемого обоями помещения.

Непрерывные измерения

У лазерных рулеток есть один минус по сравнению с обычными рулетками. В то время как мерной лентой легко отступить от стены на заданное расстояние, лазерной линейке нужна поверхность, от которой отразится луч. Для решения этой проблемы придумана функция непрерывных измерений. То есть если нужно отступить от стены, положим, на полтора метра, нужно включить эту функцию и постепенно отходить от стены. В это время прибор будет делать промеры через 1 секунду (зависит от настроек), что поможет отступить на точно заданное расстояние.

Измерения на основе вычислений

Если длину линии по каким-то причинам измерить прибором не получается, можно рассчитать ее по определенным формулам. Представим, что у помещения наклонная крыша. Тогда для определения длины наклонной линии понадобится не прямоугольник, а трапеция. Измерить три линии этой трапеции дальномером труда не составит, в то время как длину четвертой линии прибор рассчитает сам по функции трапеции.

Аналогично рассчитывается и высота до объекта, если напрямую измерить ее затруднительно. Тогда измеряется расстояние до этой точки по диагонали (гипотенуза) и по горизонтали (первый катет). По известной со школьного курса геометрии теореме Пифагора прибор рассчитает вертикаль (второй катет). Такой расчет возможен только для прямоугольных треугольников, то есть в случае вертикальных, а не наклонных поверхностей.

Определение минимума и максимума

Определить с помощью лазерной рулетки длину диагонали большой комнаты не так-то просто, поскольку нужно четкое попадание из угла в угол. Режим максимума помогает снизить риск ошибки и предполагает проведение нескольких последовательных замеров. Прибор ориентируется на первый замер и считает его наименьшим. Если при последующих замерах найдется большее значение, то оно и будет считаться длиной диагонали. Это делается из соображений, что длина диагонали всегда является наибольшей величиной из всех возможных длин помещения.

Режим минимума аналогичен предыдущему и снижает риски измерить расстояние не строго под прямым углом, а по диагонали. Например, нужно измерить расстояние от пола до потолка. Тогда в режиме минимума прибор найдет наименьшее из всех измеренных значений.