| 8,9 → 8,9 |
|---|
| \usepackage[utf8]{inputenc} %vstupni soubory v kodovani UTF-8 |
| \usepackage{color} |
| \linespread{2.0} |
| \renewcommand{\baselinestretch}{1.2} |
| |
| |
| |
| \textheight 230.0mm |
| \textwidth 155.0mm |
| %\topmargin 0.0mm |
| 149,7 → 149,7 |
|---|
| |
| Možnosti jeho aplikace jsou proto velmi rozsáhlé od zaměřování a mapování topografie terénu přes vytváření přesných tvarových modelů malých předmětů až po jeho použití v meteorologii, nebo pro vojenské aplikace. |
| |
| \subsection{Principy měření vzdálenosti} |
| \section{Principy měření vzdálenosti} |
| |
| Základním principem laserových dálkoměrů je změření nějaké vlastnosti signálu odraženého od předmětu vůči známým parametrům signálu vyzářeného vysílačem. Existuje k tomu několik používaných metod. |
| |
| 159,7 → 159,7 |
|---|
| \item Měření časového zpoždění vyslaného a odraženého fotonu (ToF - Time of Flight measurement). |
| \end{itemize} |
| |
| \subsubsection{Triangulační metoda} |
| \subsection{Triangulační metoda} |
| |
| Tato metoda měření je založena na geometrické vlastnosti světelného paprsku - světlo se v homogenním prostředí šíří přímočaře. Toho lze využít tak, že použijeme-li zdroj světla, který vydává málo rozbíhavý světelný paprsek (LASER) a pod určitým úhlem vůči ose pozorovatele jej budeme promítat na předmět, tak pozorovatel bude mít světelnou stopu v různých bodech zorného pole podle vzdálenosti pozorovaného předmětu. |
| |
| 169,7 → 169,7 |
|---|
| |
| Z praktických důvodů a požadavků na přesnost měření je tato metoda využívána pouze v rozsahu několika centimetrů až několika metrů. |
| |
| \subsubsection{Fázová metoda} |
| \subsection{Fázová metoda} |
| |
| U této metody je již vyžívána samotná vlastnost světla, že se prostorem šíří pouze omezenou rychlostí. A měření je prováděno tak, že vysílač vysílá určitým způsobem periodicky modulovaný signál, který se odráží od předmětu a dopadá na intenzitní detektor, který umožňuje jeho časovou korelaci s modulovaným odchozím signálem. |
| |
| 184,7 → 184,7 |
|---|
| Tím lze dosáhnout velmi velkého prostorového rozlišení ve smyslu měření změn vzdálenosti až na atomární úroveň tedy desítky až jednotky nanometrů. Tento princip je pak využíván ve specializovaných aplikacích, jako jsou velmi přesné obráběcí automaty, AFM mikroskopy, detektory gravitačních vln, nebo špionážní zařízení měřící zvukem vybuzené vibrace okenních výplní. |
| |
| |
| \subsubsection{Měření doby šíření (ToF)} |
| \subsection{Měření doby šíření (ToF)} |
| |
| Další metodou, kterou můžeme využít pro měření vzdálenosti na základě známé a konečné rychlosti šíření světla, je změření doby šíření určitého balíku fotonů, který vygenerujeme vysílačem a následně po odrazu od měřeného objektu detekujeme v detektoru. Změřená doba šíření pak odpovídá dvojnásobku vzdálenosti mezi vysílačem a měřeným předmětem. |
| |
| 248,6 → 248,12 |
|---|
| |
| Pro měření oblačnosti (částic) je však podstatný Mieův rozptyl (Mie scaterring), ke kterému dochází na částicích, které jsou srovnatelné s vlnovou délkou záření. Tento rozptyl má složitější závislost na vlnové délce, než Rayleighův. Naměřená závislost ze zdroje je však uvedena na obrázku. |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \includegraphics[width=150mm]{./img/grafy/vlocky_snih.jpg} |
| \caption{Zjednodušené blokové schéma laserového vysílače.} |
| \label{odrazivost_vlocky} |
| \end{figure} |
| |
| \subsection{Délka výstupního světelného impulzu} |
| |
| V případě, že nás zajímá metoda založená na měření doby šíření, tak od laserového vysílače budeme také požadovat, aby umožňoval generovat krátké časové impulzy. Což je důležité proto, protože krátký časový impulz umožňuje dosáhnout lepšího časového rozlišení při měření a tím pádem i lepší prostorové rozlišení při měření vzdálenosti. Je to dáno tím, že v impulzu je obvykle vysláno velké množství fotonů ale zpátky do detektoru se jich vrátí pouze několik. A v případě dlouhého impulzu pak nejsme schopni určit z které části impulzu nám foton přišel. |
| 278,6 → 284,8 |
|---|
| Pro jednoduchost konstrukce laserového vysílače je výhodné, pokud laser generuje impulsy se známým zpožděním, nebot pak není nutné měřit přesnou dobu, kdy vygenerovaný balík fotonů ve skutečnosti opustil vysílač. Vzhledem k plánovanému použití vysílače, je asi rozumné požadovat aby jitter spuštění byl maximálně srovnatelný s generovanou délkou pulsu. |
| Tento požadavek by byl nejlépe splnitelný pro polovodičový diodový laser. Ale vzhledem ke konstrukci DPSS modulu není úplně zřejmé, zda tohoto stavu je možné dosáhnout. |
| |
| \chapter{Rozbor problému} |
| |
| \section{Druhy modulovatelných laserů} |
| |
| V dnešní době existuje mnoho typů laserů. Avšak pouze malá část z nich je vhodná pro použití v laserových dálkoměrech. Omezením často bývají rozměry aparatury, hmotnost, pořizovací cena, provozní podmínky a odolnost při manipulaci. |
| 290,6 → 298,7 |
|---|
| |
| Jde o konstrukci laseru, který jako aktivního prostředí využívá pevnolátkový krystal čerpaný polovodičovou diodou. V rezonátoru laseru je zároveň umístěn konverzní krystal, který díky nelineárním optickým jevům umožňuje generovat druhou harmonickou frekvenci základní vlnové délky generované aktivním prostředím. Toto konstrukční uspořádání je známo jako DPSSFD (Diode Pumped Solid State Frequency Doubled) LASER. |
| |
| |
| \section{Teoretické limity konstrukce} |
| |
| \subsection{Metody generace krátkých impulzů} |
| 359,9 → 368,11 |
|---|
| Polovodičové diody, pevnolátkové lasery |
| |
| |
| \chapter{Řešení} |
| |
| \section{Řešení laserového vysílače} |
| |
| \section{Konstrukce laserového vysílače} |
| |
| Pro konstrukci laserového vysílače vhodného pro ToF LRF, je potřeba několik dílčích součástí. Znázorněných v blokovém schématu. |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| 662,7 → 673,7 |
|---|
| Z toho vyplývá, že pro lidský zrak je problematická zona do vzdálenosti Xm od vysílače. Existují sice speciální vlnové délky označované, jako Eye Safe okolo 1500nm, které neprochází rohovkou a tudíž, jsou v podstatě bezpečné pro oční sítnici. Ovšem tato vlnová délka není příliš vhodná pro detekci oblačnosti a navíc právní norma žádné skutečné Eye Safe vlnové délky nezná. Resením tohoto problému může být rekolimace svazku do většího průměru hned na výstupu vysílače. |
| Casteně lze ale předpokládat, že bezpečnosti provozu vysílače napomůže i fakt, že generovaná vlnová délka je ve viditelné oblasti světla. A tudíž se nejedná o skryté nebezpeční. |
| |
| \section*{Závěr} |
| \chapter{Závěr} |
| |
| Byla prozkoumána konstrukce běžně dostupných diodově čerpaných modulů používaných v laserových ukazovátkách a zjištěny jejich parametry, které byly vzhledem k jejich dostupnosti uznány jako zajímavé pro konstrukci vysílače pro laserový dálkoměr. |
| Následně proto byla řešena úloha konstrukce vhodného řídícího obvodu pro čerpací laserovou diodu modulu. |
| 676,18 → 687,6 |
|---|
| \cite{model1} |
| |
| |
| |
| |
| |
| \pagebreak |
| \listoffigures |
| \pagebreak |
| \listoftables |
| \pagebreak |
| |
| \includepdf[pages={1},landscape=true]{LDD01A.pdf} |
| |
| |
| \begin{comment} |
| |
| {thebibliography}{99} |
| 707,12 → 706,23 |
|---|
| |
| \bibliographystyle{ieeetr} |
| \bibliography{laserovy_vysilac} |
| \addcontentsline{toc}{section}{Literatura} |
| \addcontentsline{toc}{chapter}{Literatura} |
| |
| Konstrukce obou prototypů laserového vysílače byla realizovaná z prostředků firmy Universal Scientific Technologies s.r.o. |
| |
| |
| Konstrukce obou prototypů laserového vysílače byla realizovaná z prostředků firmy Universal Scientific Technologies s.r.o. |
| \pagebreak |
| \listoffigures |
| \pagebreak |
| \listoftables |
| \pagebreak |
| |
| !!zkontrolovat pridani vsech referenci a doformatovat podle normy!! |
| \appendix |
| |
| \printglossaries |
| \glsaddall |
| |
| \chapter{Schéma pulsního budiče} |
| \includepdf[pages={1},landscape=true]{LDD01A.pdf} |
| |
| \end{document} |
