Hoe werken toestellen voor afstandsmetingen op een laser?

Antwoord

Via het TOF(Time-Of-Flight)-principe zenden we een reeks pulsen uit met de laser. De pulsen worden op het voorwerp gereflecteerd en weerkaatsen daar. Vervolgens gaat het licht terug richting de zender. Deze zender weet wanneer de pulstrein begonnen is en een ontvanger meet het faseverschil (tijd tussen de start van een verzonden en toegekomen puls) van de pulsen. Dit faseverschil is groter naarmate de afstand groter wordt. Aan de hand hiervan kan de afstand berekend worden.

Licht legt ongeveer 30cm af per nanoseconde. Een lichtpuls die verzonden is richting een voorwerp op 30cm afstand, zal dus 2 nanoseconden later aankomen (het licht moet heen en terug) dan het moment waarop hij vertrokken is. Het is dus belangrijk om zeer nauwkeurig te kunnen meten. Er bestaan sensoren die dit faseverschil meteen berekenen en omzetten naar een spanning, evenredig met de afstand. Op die manier zijn er nadien minder omzettingen nodig en vergroot de nauwkeurigheid (minder last van ruis). Meestal worden ook verschillende metingen gedaan en worden deze metingen uitgemiddeld.

Het is voor deze toepassing belangrijk dat de lichtbron gemoduleerd wordt (aan en uit gaat), want de overgang van aan naar uit kan gebruikt worden als een startpunt voor een meting.

Voor zeer exacte metingen (tot zelfs nanometer-schaal) kunnen interferrometers gebruikt worden. Hierbij wordt de coherente lichtbundel in twee gesplitst en nadien terug samengebracht. Eén pad is het referentiepad en het andere pad legt de afstand af die we willen meten. Door afstandsverschillen in beide paden ontstaat een patroon (zogenoemd interferentiepatroon), waaruit het afstandsverschil in beide paden berekend kan worden.

Ik hoop dat ik hiermee uw vraag voldoende heb beantwoord! Indien niet, laat het maar weten!