Как стать автором
Обновить

Комментарии 22

Получился лазерный микрофон как в джеймсобондах всяких ) круто
Кстати, в роботах пылесосах Neato лазерный дальномер работает по такому же принципу. Только он там еще и вращается, измеряя вокруг себя расстояния на 360гр.
Насчет такой потрясающей точности, что видно вибрацию трансформатора. Мне кажется, тут дело в эффекте лазерных спеклов. Даже малейшее движение изменяет интерференционную картину лазерного пятна. Это и детектируется дальномером. Но такие измерения имеют шумовую природу, т.е. по ним нельзя сказать, на сколько микрон сдвинулся объект в абсолютных расстояниях, но если преобразовать их в звук, то получим колебания объекта.
Вы не правы. Я описываю триангуляционный лазерный дальномер. Лидар измеряет время движения света.
Кстати, в роботах пылесосах Neato лазерный дальномер работает по такому же принципу. Только он там еще и вращается, измеряя вокруг себя расстояния на 360гр.

Я даже делал аналогичный дальномер.
Я все же думаю, что датчик измеряет расстояние, используя законы геометрической оптики, т.е. он не использует спеклы.
Он и не "использует" спеклы, они возникают из-за самой природы источника света и здорово, кстати, в подобных датчиках мешают. Вплоть до необходимости введения в оптический путь специальной вибрирующей пластинки которая подавляет интерференционную картину (точнее "размазывает" ее, смешивая много разных картин)
Я имел в виду, что конкретно этот датчик, скорее всего, все же "честно" использует законы геометрической оптики при измерении вибрации, и не реагирует на спеклы (просто чувствительности линейки не хватает, чтобы их замечать).
Но с тем, что они могут мешать, я полностью согласен, и идея с вибрирующей пластинкой действительно интересная.
Датчик реагирует на максимум светового пятна, используя субпиксельную точность. Спеклы смещают максимум пятна туда-сюда. Немного, но это позволяет увидеть те самые микронные перемещения.
Просто измерьте амплитуду вибраций трансформатора, которую выдает вам датчик и сравните её с реальным смещением. Уверен, она будет намного больше реальной. Это также можно проверить, направив луч на торец микрометра.
Также можно соорудить вместо лазера светодиодный прожектор, сфокусировав его свет в точку, размером с луч лазера. Спеклов не будет. И той самой гигантской точности тоже не будет, хотя в целом триангуляционный принцип остался тем же.
очень интересная статья. по поводу импульсного режима — имхо он там сделан для синхронного детектирования, что очень сильно повышает соотношение сигнал/шум. сам не использовал, но если верно понимаю — считываете линейку с выключенным лазером, потом со включенным. из второго результата вычитаете первый, получаете чистый сигнал.
Изначально я тоже думал, что в родная прошивка так и делает, но как я уже заметил в статье, скорость АЦП, допускаемая по даташиту, не позволяет реализовать скорость измерения 50 KSPS, которые заявляет производитель.
А в случае использования синхронного детектирования нужно либо в 2 раза увеличивать тактовую частоту линейки и АЦП, или уменьшать число измерений в секунду, так что в родной прошивке при указанной скорости реализовать синхронное детектирование проблематично (на более низких скоростях измерения — реально).
Так что импульсный режим там скорее всего — просто для увеличения скорости измерений (увеличивая мощность лазера, можно уменьшить время экспозиции).
Каков теоретический/практический предел максимального расстояния, которое можно измерить этим датчиком? Как я понимаю, все зависит от используемой оптики и согласования оптики с лазерным диодом?
Можно ли использовать этот девайс, чтобы почувствовать себя героем шпионского фильма, или отражающей способности оконного стекла недостаточно, чтобы воспринять его колебания и преобразовать их в звук? ;)
Действительно, все характеристики таких дальномеров зависят от базового расстояния (расстояния между объективом и лазером), фокусного расстояния объектива, и параметров светочувствительной линейки.
Но я сильно сомневаюсь, что триангуляционный дальномер в таком виде можно использовать для "снятия" звука с окон. Там либо используется интерференционные методы (с сопутствующими ими сложностями) либо тот же триангуляционный принцип, но базовое расстояние делается очень большим (десятки метров, то есть лазер и приемник света разносятся по разным квартирам).
Ну да, пожалуй интерференционный метод лучше подойдет для "снятия" звука с окон — типа интерферометра Майкельсона. Точность измерения перемещений (но не абсолютного расстояния) — доли длины волны, столько даже не нужно.
До Луны расстояние, кажется, тоже измеряли лазером, но уже импульсным методом.
Спасибо за статью! Кстати, микросхема ПЛИС называется Spartan, поправьте пожалуйста.
Спасибо, поправил опечатку.
Крутое исследование, но статья не набрала и 50 плюсов и просмотров маловато. Что то здесь не так.
Еще не вечер — вчера только вышла. Но работа колоссальная и автор профи. Такой дальномер с нуля разработать было бы пожалуй проще.
Такой дальномер с нуля разработать было бы пожалуй проще.

Я уверен, что в реальности логика работы дальномера значительно сложнее, чем то, что я описал в статье. Разработчики не зря использовали ASIC, в ней, скорее всего, находится некий процессор, обрабатывающий данные с линейки. Алгоритмы поиска центра тяжести там посложнее, чем у меня в статье — в каталоге этих дальномеров явно упоминались различные программные методы подавления переотражений, работы со стеклянными пластинками, и прочее. Перевод в расстояние там, скорее всего, так же производится внутри ASIC. И ASIC также одновременно управляет мощностью лазера, временем импульса, и коэффициентом усиления.
Да и до заявленных производителем характеристик мне дойти не так и не удалось.
Я так и не понял какое разрешение получилось? 10мкм?
Если судить по энкодеру, то абсолютная погрешность вышла 0.03мм, но я не очень то уверен в самом энкодере. Калибровка тоже была проведена довольно грубо, так что ошибка могла возникать на этапе вычисления расстояния. Разрешение самого датчика получилось выше, около +-0.01мм (на видео видно, что последний знак расстояния «дрожит»).
Между прочим, производитель заявляет для датчика точность 2 мкм, но в сноске мелким шрифтом пишет — при усреднении по 4096 точкам.
А динамический диапазон?
Тут я могу только приблизительно сказать. Усиление AD8369 меняется на 45 дБ, если сигнал на АЦП будет меньше 1/3 шкалы, то точность сильно падает, так что 45+20log(3) = 54 дБ.
Зарегистрируйтесь на Хабре , чтобы оставить комментарий

Публикации

Истории