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Wie Funktioniert Ein Laser-Entfernungsmesser?

Wie Funktioniert Ein Laser-Entfernungsmesser?

Es gibt mehrere Gründe, warum Sie einen Entfernungsmesser verwenden möchten. Bei der Bogenjagd oder beim Schießen auf weite Entfernungen müssen Sie Ihr Ziel anpassen, um Ihr Ziel zu treffen. Und warum? Wenn Kugeln und Pfeile abgefeuert werden, zieht die Schwerkraft sie zur Erde. Je länger der Fall ist, desto größer ist die Entfernung zum Ziel.

Manche Menschen schätzen die Entfernung nach Augenmaß und Übung ein, aber mit der heutigen Technologie ist es am einfachsten und schnellsten, die Entfernung zu einem Ziel mit einem Entfernungsmesser zu bestimmen.

Es gibt verschiedene Arten der Entfernungsmessung, aber der Laser-Entfernungsmesser ist heutzutage die beliebteste und gebräuchlichste und diejenige, die Sie wahrscheinlich schon gesehen haben.

Wie Funktioniert Ein Laser-Entfernungsmesser?

Was sind Laser-Entfernungsmesser und wie funktionieren sie?

Die Theorie hinter einem Laser-Entfernungsmesser ist recht einfach. Er feuert einen Laserstrahl auf das Ziel und misst, wie lange es dauert, bis der Strahl zum Empfänger des Entfernungsmessers zurückreflektiert wird.

Da sich der Laser mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt, also mit einer bekannten Geschwindigkeit, kann die Entfernung zum Zielobjekt anhand der benötigten Zeit berechnet werden.

Divergenz der Strahlen:

Der Laserstrahl eines Entfernungsmessers ist in der Regel relativ schmal, aber aufgrund atmosphärischer Faktoren wird der Strahl divergieren und sich über größere Entfernungen ausdehnen.

Dies bedeutet, dass die Streuung des Laserstrahls beim Erreichen eines weit entfernten Ziels groß genug sein kann, um das Ziel zu erfassen und auch von anderen Objekten zurückgeworfen zu werden.

Reflexion und Ablenkung sind zwei Begriffe, die oft synonym verwendet werden.

Einige Objekte sind schwieriger zu messen als andere. Bei manchen Objekten funktionieren Entfernungsmesser nicht richtig. Hier sind einige Beispiele…
Wenn ein Lichtstrahl auf eine Glasscheibe trifft, geht er fast vollständig hindurch, ohne reflektiert zu werden. Daher ist es schwierig, einen Messwert zu erhalten. Nehmen wir an, der Strahl trifft auf einen Spiegel (oder ein ähnliches Objekt), der so ausgerichtet ist, dass das gesamte Licht perfekt vom Empfänger weg und nicht zu ihm zurück gelenkt wird. Es wird auch schwierig sein, diesen Gegenstand zu messen.

Jeder Gegenstand, der vom Entfernungsmesser weggekippt ist, würde einen Teil des Strahls ablenken, aber jede Oberfläche reflektiert einen Teil des verfügbaren Lichts zurück, sonst könnten wir sie nicht sehen. Die Menge des zurückgeworfenen Lichts wirkt sich darauf aus, wie leicht der Entfernungsmesser eine Messung durchführen kann.

Warum ist das Umgebungslicht für einen Entfernungsmesser kein Problem?

Die Wellenlänge des vom Gerät abgegebenen Laserlichts unterscheidet sich von der Wellenlänge des normalen Lichts, das aus der Umgebung kommt. Es ist einfach, alles aus dem Empfänger des Entfernungsmessers herauszufiltern, außer Laserlicht, das von einem Ziel mit dieser Frequenz reflektiert wird. Nur der Sucher sieht sein eigenes Licht. Dies ist auch sehr hilfreich, wenn das Ziel einen Großteil des ausgesandten Lichts reflektiert; selbst wenn das reflektierte Licht nur einen Bruchteil des ursprünglich ausgesandten Lichts ausmacht, kann der Sucher es erkennen, während das menschliche Auge dazu nicht in der Lage wäre.

Wie entscheidet ein Entfernungsmesser, welcher Messwert angezeigt werden soll?

Laser-Entfernungsmesser arbeiten oft mit hoher Geschwindigkeit, wobei sie Dutzende, Hunderte oder Tausende von Impulsen auf das Zielobjekt abfeuern und den gesamten Messbereich analysieren, um die richtige Entfernung zu berechnen. Dabei werden sowohl einige Messwerte vom Ziel selbst als auch Messwerte von anderen Objekten und dem Gelände vor, neben und hinter dem Ziel erfasst.

Alle diese Messungen werden von einem Entfernungsmesser berücksichtigt, der sie auswertet und mit Hilfe eines Algorithmus die relevanteste Entfernung ermittelt.

Wenn eine Entfernung bei allen Messungen überwiegt, ist es wahrscheinlich, dass es sich dabei um das Objekt handelt, das der Benutzer erfassen möchte. Das Ergebnis ist, dass dieser Wert erhalten bleibt.

Was sind optische Entfernungsmesser und wie funktionieren sie?

Optische Entfernungsmesser bieten eine Reihe von Vorteilen. Es ist kein reflektiertes Ziel erforderlich, und die Optik ist unabhängig von Wetter, atmosphärischen Bedingungen oder der Topografie der Umgebung. Außerdem sind die Komponenten kostengünstig zu bauen. Mr. Wizard demonstriert im folgenden Video, wie man mit zwei kleinen Spiegeln und etwas Holz einen einfachen Entfernungsmesser baut.

Optische Entfernungsmesser hingegen sind nicht mehr so verbreitet wie früher. Da Laser-Entfernungsmesser so preiswert und weithin zugänglich sind und um viele Funktionen erweitert wurden, mit denen ein optischer Entfernungsmesser einfach nicht mithalten kann, werden Sie es schwer haben, einen schönen optischen Entfernungsmesser irgendwo zu finden, außer in einem Antiquitätengeschäft.

Optische Entfernungsmesser können nach dem Prinzip der Koinzidenz oder der stereoskopischen Entfernungsmessung arbeiten. Einem Bediener, der normalerweise mit einem Auge in das Gerät blickt, werden in einem Koinzidenz-Entfernungsmesser Bilder des Ziels angeboten, die von zwei separaten Quellen reflektiert werden, und er muss dann Einstellungen vornehmen, um die beiden Bilder aufeinander abzustimmen. Wenn die Bilder übereinstimmen, spricht man von “Koinzidenz”, und der dafür erforderliche Einstellwert wird zur Berechnung der Entfernung zum Ziel verwendet.

Zur Bestimmung der Entfernung werden bei der stereoskopischen Entfernungsmessung beide Augen des Bedieners eingesetzt, um die Referenzmarkierungen im Fadenkreuz auszurichten.
Dieses fantastische Video von Mr. Wizard, einer Kinderfernsehsendung aus den 1980er Jahren, demonstriert die Idee der Entfernungsmessung mit zwei Spiegeln und einer Messskala.

In einem anderen Video von Jimmym40a2 wird die Funktionsweise eines Entfernungsmessers von Barr und Stroud aus dem Jahr 1942 kurz und knapp erklärt.

Es gibt auch einen sehr einfachen und preiswerten Entfernungsmesser, der mit einem MilDot-Absehen arbeitet. Einfach gesagt, handelt es sich dabei um ein markiertes Absehen, mit dem Sie die Entfernung zu einem Ziel abschätzen können, wenn Sie dessen Größe kennen (oder ungefähr einschätzen können).
Ted’s HoldOver hat ein Video, das Ihnen die Grundlagen des MilDot-Absehens erläutert.

Entfernungsmessungstechniken, die nicht so bekannt sind:

Diese anderen Arten von Entfernungsmessgeräten sind zwar für die übliche Entfernungsmessung von Sportschützen oder Jägern nicht relevant, aber es lohnt sich, sie zu besprechen und zu beschreiben, wie sie funktionieren.

RADAR:

Radio Detection And Ranging (RADAR) ist ein Akronym für Radio Detection And Ranging (Funkerkennung und Entfernungsmessung). Die RADAR-Entfernungsmessung ähnelt der Laser-Entfernungsmessung, mit dem Unterschied, dass anstelle eines konzentrierten Laserstrahls eine Reihe von Funksignalen ausgesendet und die Zeit ermittelt wird, in der sie zurückprallen. Da sich Radiowellen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, kann die Entfernung zwischen der Radarstation und allen Objekten innerhalb der Streuung anhand dieser Geschwindigkeit und der Zeit, die sie für die Rückkehr vom Ziel benötigen, berechnet werden.

RADAR eignet sich besser zur Bestimmung der Entfernung und der Geschwindigkeit großer Objekte im offenen Raum, da es über eine große Fläche strahlt und eine lange Wellenlänge hat.
RADAR ist unabhängig von bewölktem Wetter oder Umgebungslicht (es funktioniert nachts oder bei strahlendem Sonnenschein) und kann aufgrund der großen Wellenlänge der Funkwellen über große Entfernungen funktionieren.

LIDAR:

LIDAR ist mit RADAR insofern verwandt, als es das gleiche Prinzip wie ein Laserentfernungsmesser verwendet, allerdings in einem viel größeren Maßstab. Anstelle von Radiowellen oder Schallimpulsen werden Lichtimpulse über einen großen Bereich ausgesendet.
LIDAR ist weitaus kostspieliger als RADAR, aber es kann viel kleinere Dinge erkennen. Allerdings wird LIDAR durch meteorologische Umstände wie Wolken und Nebel beeinträchtigt und kann nur über kürzere Entfernungen als RADAR eingesetzt werden.

SONAR:

Um die Entfernung zu einem Ziel zu berechnen, verwendet die Sonar-Entfernungsmessung einen Schallimpuls und misst die Zeit, die die Schallwellen für den Hin- und Rückweg zum Ziel benötigen, sowie die Schallgeschwindigkeit.
Unter Wasser, wo sich Laserlicht und Radiowellen nur schwer ausbreiten können, wird Sonar eingesetzt.

Ultraschall:

Ultraschall ist eine hochfrequente Schallwelle, die für das menschliche Ohr unhörbar ist, da sie über der Frequenz liegt, die der Mensch hören kann (20.000 Hz). Wenn diese Wellen auf einen Gegenstand treffen, prallen sie zurück, und wenn man die Geschwindigkeit der Schallwelle kennt (330 m/s), kann man herausfinden, wie weit ein Ziel entfernt ist.

Ist Ihr Auto mit einem Parksensor ausgestattet? Wahrscheinlich basiert er auf Konzepten zur Entfernungsmessung mit Ultraschall. Ultraschall kann im Dunkeln über kurze Entfernungen (wie in einem Auto) eingesetzt werden und ist für Menschen völlig ungefährlich. Ultraschall eignet sich hervorragend für Parksensoren und andere Anwendungen, aber nicht für die Zielerfassung über große Entfernungen.

 

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