Laseretäisyysmittari

Laseretäisyysmittari on laite, jolla mitataan kohteiden etäisyyksiä käyttäen apuna laservaloa. Laseretäisyysmittareita on erityyppisiä ja ne sopivat eri käyttötarkoituksiin. Tarkat etäisyysmittaukset ovat tarpeellisia esimerkiksi rakennus- ja maanmittauksessa, geodesiassa ja asejärjestelmissä. Laitteella pystytään mittaamaan pisteitä koskematta kohteeseen. Tuloksena on kolmiulotteinen pistepilvi. Mittalaitteessa on nollapiste, josta lähtee liikkeelle lasersäde, jonka avulla mitataan kohteen etäisyys mittalaitteesta.

Mittausmenetelmät 

 Yksinkertaisin tapa mitata etäisyys laserilla on lähettää laserpulssi, joka heijastuu kohteesta ja havaita heijastus. Koska valon nopeus on tunnettu vakio, voidaan pulssin lähettämisen ja heijastumisen välisestä ajasta laskea helposti kuljettu matka. Valon kulkuaikaan perustuvissa laserkeilaimissa mitataan etäisyys aikana, jonka valosignaali kulkee mittalaitteesta kohteeseen ja takaisin. Koska tiedetään valosignaalin (lasersäteen) lähtökulmat (sekä vaaka- että pystysuunnassa) ja matka, voidaan laskea jokaiselle mitatulle pisteelle koordinaatit. Koordinaattien lisäksi järjestelmä tallentaa jokaiselle pisteelle myös intensiteettiarvon paluusignaalin voimakkuuden pohjalta.

 Toinen tapa on lähettää pitkä pulssi, jonka taajuus muuttuu tasaisesti. Pulssin heijastuksen taajuus on tietysti sama kuin pulssin taajuus sen lähtiessä ja kun heijastus tulee hieman jäljessä, lähetystaajuus on ehtinyt muuttua sillä aikaa. Heijastuksen taajuuden ja sillä hetkellä lähetetyn taajuuden erosta voidaan laskea matka-aika ja siten etäisyys.

 Kolmas tapa on kolmiomittaus, jossa pulssin lähetin ja heijastuksen vastaanotin ovat hieman eri paikoissa ja niiden välimatka tunnetaan tarkasti. Kun pulssi heijastetaan suoraan eteenpäin lähettimestä, vastaanottimen näkökulmasta se on hieman sivulla. Etäisyys voidaan laskea geometrisesti. Tätä menetelmää käytetään kameroissa .

Satelliittilaser

Geodesiassa käytetään esimerkiksi maapallon muodon mittaamiseen satelliittilasereita (SLR), maahan asennettuja laserlaitteita, joiden säde heijastuu satelliittiin asennetusta heijastimesta yai muusta pinnasta. Jos esimerkiksi geosynkronisella radalla sijaitsevassa satelliitissa (tai vaikka Kuun pinnalla) on heijastin, sen etäsyys voidaan mitata pienempitehoisella satelliittilaserilla kuin sellaisen satelliitin etäsyys, jossa sopivaa heijastavaa pintaa ei ole.  Satelliittilaserlla voidaan mitata satojen kilometrien korkeudessa kiertävän satelliitin etäisyys kymmenien senttimetrien tarkkuudella. Vuonna 1982 julkaistussa väitöskirjassaan Matti Paunonen esitti Metsähovin radiotutkimusaseman silloisella mittauslaitteistolla tyypilliseksi matalan lentoradan satelliittien etäisyysmittauden tarkkuudeksi 0,5 metriä, ja havaitsemisen kannalta edullisen lentoradan tapauksessa 0,15-0,30 metriä. Suomessa Kirkkonummen Metsähovin radiotutkimusasemalla on ollut satelliittilaserlaitteisto vuodesta 1978, ja laitteisto rakennuksineen uusittiin vuosina 2015-2018 osana Metsähovin geodeettisen tutkimusaseman toimintoja. Uudistettujen geodeettisten laitteistoiden kykyä havaita satelliittitoiminnan ohella avaruusromua selvitellään.

Katso myös
 Laserkeilaus
 Etäisyysmittari
 3D-skanneri

Lähteet

Geodesia
Tykistö
Rakennusmittaus
Mittalaitteet
Laserit
Sensoritekniikka