Estou interessado em distâncias na faixa de 1 a 5 metros - já vi alguns truques para conversão de largura de pulso em voltagem, mas sem esquemas completos. As larguras de banda de GHz não são necessárias, pois você observa as alterações no atraso da borda do pulso. Você pode comprar fitas métricas a laser portáteis com precisão de ~ 2 mm por US $ 100, e duvido que elas possuam eletrônica de 300 GHz.
Mikeelectricstuff #
5
Todas as fitas métricas portáteis "Laser" encontradas geralmente são uma fita métrica de sonar com um ponteiro laser preso a ela.
Connor Wolf
Ah, é OT, mas o link da sua página de perfil de usuário está incorreto, mikeselectricstuff. (Ans não consigo encontrar alguma maneira de enviar um PM)
Connor Lobo
3
É muito provável que qualquer solução para esse tipo de coisa use interferometria. Pelo que entendi, a maioria dos sistemas de medição de "tempo de voo" de curta distância modula o laser em alta frequência e usa a diferença de fase gerada pelo período de tempo que o laser leva para percorrer a distância para realmente calcular como longe o objeto está longe.
Connor Wolf
Respostas:
11
Também me perguntei como esses dispositivos acessíveis funcionam.
Procurando por 'patente de medição de distância a laser' me deparei: http://www.freepatentsonline.com/3733129.html . Observe que esta patente já foi registrada em 1973, então eu poderia imaginar que os dispositivos de medição de distância a laser de hoje usam outro método.
Pelo que entendi, é usar o alvo como um dos refletores da cavidade do laser e depois modula o laser, tentando encontrar uma frequência de ressonância que parece estar relacionada ao comprimento de onda de uma onda eletromagnética com essa frequência (por exemplo, 1 metro parece correspondem a 150 MHz, reduzindo-o a uma faixa de frequência mais 'gerenciável').
Devo admitir que não entendi completamente os detalhes no resumo da patente.
Não estou convencido, no entanto, de quão bem isso realmente funciona com 'superfícies do mundo real' ... Eu pensaria que, por exemplo, uma superfície de parede sozinha não é reflexiva o suficiente para manter o sistema funcionando.
EDIT: Encontrei outra página aqui: http://www.acuitylaser.com/resources/principles-measurement.shtml . Olhando para a seção 'Time of flight', eles são um pouco mais específicos: a luz refletida do laser é focada em um diodo de luz cujo sinal (invertido) é usado para modular o laser. Isso formará um oscilador. A mudança de fase é determinada pela distância a ser medida (além dos atrasos fixos no interior do dispositivo), de modo que a frequência desse 'oscilador' é determinada pela distância e pode ser medida.
(Mais uma vez, o tempo necessário para se deslocar para um objeto a uma distância de 1,5 m, por exemplo, é 3m / 3E8 m / s = 10ns, o que corresponde a uma frequência de oscilação de 100 MHz).
Acho que você descobrirá que o componente de 150MHz não faz parte do laser como tal. Aparentemente, a potência de todo o laser é modulada nessa frequência, e a idéia é tratar o caminho óptico como uma linha de atraso e usar esse atraso para definir uma frequência de oscilação. Morto inteligente. Um objeto a 1m de distância fornece 6.667ns de atraso, 150MHz. Um objeto a 2 mm de distância, 6.680 ns ou 149.7MHz. Tentar medir o tempo real do voo exigiria eletrônicos de alto desempenho, mas transformá-lo em um oscilador, e você pode distinguir facilmente 149,7MHz de 150MHz. Brilhante!
JustJeff
2
Basicamente, qualquer fita métrica "Laser" que você compra na Home Depot é na verdade uma sonda ultrassônica com um ponteiro laser preso a ela.
Connor Wolf
1
Sim - existem muitos aparelhos de ultrassom baratos com ponteiros, mas por volta de US $ 100 existem alguns a laser reais, por exemplo, da Bosch. Acabei de comprar um Ebay para investigar.
Uau, essa ligação científica lúcida tem a teoria da operação completamente errada. o painel da janela está modulando a luz do laser refletida. É praticamente apenas um fotofone, mas com um laser em vez do sol. O movimento do vidro da janela modula a amplitude da luz laser recebida.
akohlsmith
9
Entre em contato com a Maxim-IC e solicite o número do white paper "HFRD40". Ele descreve um telêmetro a laser usando tempo de voo. Simples de construir. Basicamente, usa um conversor de tempo para voltagem (carrega uma tampa) para medir o TOF de um punhado de pulsos de laser (para calcular o ruído médio) e depois usa um ADC para medir a voltagem na tampa. Seu whitepaper tem um design completo. Eles me enviaram uma de suas unidades de teste há algum tempo, porque eu estava pensando em construir uma para um sistema lidar de varredura, mas o tempo acabou. Você pode ver mais algumas discussões aqui: http://forums.trossenrobotics.com/showthread.php?t=4357
Obrigado - finalmente recebi este documento da Maxim. É baseado em seu chip MAX3806. Ainda bastante complexo e usa pulsos de laser IR muito curtos de 5 watts (!). Eu estava principalmente interessado no front-end do Rx, então esse é um ponto de partida útil. Como estou interessado apenas em faixas mais curtas, estou imaginando se é possível uma abordagem mais simples, colocando o caminho TOF no loop de um amplificador, para fazê-lo oscilar em uma frequência proporcional ao TOF.
Sim, sou o cara que trabalha na Maxim que gerencia este produto. Envie-me um e-mail para: mike.roberts @ maxim-ic.com e encaminharemos este documento do kit ev para você. Mike
Na verdade, esse é um problema mais difícil, porque você precisa de uma resolução de tempo abaixo de nanossegundos que seja boa em períodos de segunda escala.
Respostas:
Também me perguntei como esses dispositivos acessíveis funcionam.
Procurando por 'patente de medição de distância a laser' me deparei: http://www.freepatentsonline.com/3733129.html . Observe que esta patente já foi registrada em 1973, então eu poderia imaginar que os dispositivos de medição de distância a laser de hoje usam outro método.
Pelo que entendi, é usar o alvo como um dos refletores da cavidade do laser e depois modula o laser, tentando encontrar uma frequência de ressonância que parece estar relacionada ao comprimento de onda de uma onda eletromagnética com essa frequência (por exemplo, 1 metro parece correspondem a 150 MHz, reduzindo-o a uma faixa de frequência mais 'gerenciável').
Devo admitir que não entendi completamente os detalhes no resumo da patente.
Não estou convencido, no entanto, de quão bem isso realmente funciona com 'superfícies do mundo real' ... Eu pensaria que, por exemplo, uma superfície de parede sozinha não é reflexiva o suficiente para manter o sistema funcionando.
EDIT: Encontrei outra página aqui: http://www.acuitylaser.com/resources/principles-measurement.shtml . Olhando para a seção 'Time of flight', eles são um pouco mais específicos: a luz refletida do laser é focada em um diodo de luz cujo sinal (invertido) é usado para modular o laser. Isso formará um oscilador. A mudança de fase é determinada pela distância a ser medida (além dos atrasos fixos no interior do dispositivo), de modo que a frequência desse 'oscilador' é determinada pela distância e pode ser medida.
(Mais uma vez, o tempo necessário para se deslocar para um objeto a uma distância de 1,5 m, por exemplo, é 3m / 3E8 m / s = 10ns, o que corresponde a uma frequência de oscilação de 100 MHz).
fonte
Entre em contato com a Maxim-IC e solicite o número do white paper "HFRD40". Ele descreve um telêmetro a laser usando tempo de voo. Simples de construir. Basicamente, usa um conversor de tempo para voltagem (carrega uma tampa) para medir o TOF de um punhado de pulsos de laser (para calcular o ruído médio) e depois usa um ADC para medir a voltagem na tampa. Seu whitepaper tem um design completo. Eles me enviaram uma de suas unidades de teste há algum tempo, porque eu estava pensando em construir uma para um sistema lidar de varredura, mas o tempo acabou. Você pode ver mais algumas discussões aqui: http://forums.trossenrobotics.com/showthread.php?t=4357
fonte
Você pode ver o estado da arte atual para a medição da distância lunar http://en.wikipedia.org/wiki/Apache_Point_Observatory_Lunar_Laser-ranging_Operation Acho que esses materiais são de propriedade pública. Existe outro link para o Photodiodes de fóton único
fonte