מדידת מרחק היא היישום המיידי של הלייזר לצרכים צבאיים, ואכן מכשיר הלייזר הראשון שהוכנס לשימוש צבאי שימש למטרה זו.
מדידת מרחק (טווח) לשימושים צבאיים נדרשת למטרת טיווח ירי של פגזים וטילים, לצורך ניווט מדויק, לצורך מיפוי שטח, ועוד.
מד טווח הלייזר משמש גם ליישומים אזרחיים רבים, החל במיפוי שטח, או מבנה, וכלה במד המהירות המשטרתי למציאת עברייני מהירות על הכביש.
עקרון מדידת טווח באמצעות לייזר
קרינת הלייזר היא קרינה אלקטרומגנטית, ולכן מהירות התקדמותה ידועה (מהירות האור).
מהמכשיר משגרים פולס לייזר קצר אל המטרה, ומודדים את משך הזמן עד שחלק מאנרגיית הפולס, המוחזר מהמטרה, מגיע בחזרה לגלאי. פרק זמן זה שווה לפעמיים המרחק (מהלך האור) מהמכשיר למטרה.
מכיוון שידועים המהירות והזמן, ניתן לחשב בקלות את המרחק שעבר פולס הלייזר, ולמצוא את הטווח אל המטרה.
הסבר מפורט של שלבי פעולתו של מד טווח פולסי:
- מכוונים את מד הטווח אל המטרה (באמצעות משקפת), ולוחצים על כפתור המדידה.
- המכשיר שולח לכיוון המטרה פולס קצר של קרינת לייזר, ורושם לעצמו בצורה אלקטרונית את זמן השיגור.
- קרינת הלייזר פוגעת בגוף הנמדד, מפוזרת ממנו לכל הכיוונים (החזרה דיפוזיבית), וחלקה מוחזר לגלאי במכשיר.
- בגלאי נרשם הזמן בו נקלטה הקרינה המוחזרת.
- משך הזמן בין משלוח הפולס וקליטתו חזרה בגלאי מחושב.
- מכיוון שמהירות האור (c) היא גודל קבוע ידוע, מחושב המרחק אותו עבר האור.
- מחציתו של מרחק זה הוא הטווח לגוף הנמדד.
משך המדידה קצר ביותר, מכיוון שהאות המשודר נע במהירות האור.
יתרונות של מד טווח לייזר (Laser Range Finder)
- המכשיר יוצר את האור בו הוא משתמש, ולכן אין הוא תלוי בתאורת הסביבה.
- המכשיר אינו צורך כמות גדולה של אנרגיה לפעולתו, ולכן יכול להיות נייד.
- דיוק המדידה של מד טווח לייזר גבוה במיוחד (כסנטימטר עבור 100 מטרים), או 0.5 מילימטר עבור 1.5 מטרים.
- מהירות מדידה גבוהה, ניתן לבצע בקלות 10,000 מדידות מרחק בשנייה.
- ניתן לכלול במכשיר ניתוח המדידות, כך שיתקבל מידע על המרחק של העצם, גודלו, צורתו, מהירותו, וכיוון תנועתו.
- המכשיר עצמאי ובלתי תלוי במחשב ותוכנה נוספים.
- ניתן ליצור מכשיר הסורק את סביבתו, בכל הכיוונים (3600 בכיוון האופקי, ו 900 בכיוון האנכי, כך שמכסים חצי כדור מרחבי).
- המידע המתקבל דיגיטלי, וקל לעבדו במחשב.
