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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Grundsatzfrage: Wie funtioniert ein Laser Altimeter


Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

Mercury Laser Altimeter (MLA)

eben in Wiki gelesen "Mittels Impulsen eines Lasers, deren Laufzeit von 
der Sonde zum Merkur und zurück gemessen werden, kann MLA topographische 
Erkenntnisse über den Merkur gewinnen. Messungen können vorgenommen 
werden, sobald die Höhe der Umlaufbahn der Sonde weniger als 1000 km 
über der Planetenoberfläche liegt." 
(http://de.wikipedia.org/wiki/MESSENGER)

Wie funktioniert sowas?

Um höhenunterschiede in der Oberflächenformation zu messen muss die 
Laufzeit des Lichtsignals genau gemessen werden. Wie wird denn der 
Lasersrahl so "definiert" erzeugt?

Wer weiss da was ?

Gruß

Andreas

Autor: club (Gast)
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ich denke mal so wie bei jedem Laserentfernungsmessgerät. Wie das genau 
funktioniert kann ich Dir nmicht sagen, aber ich kann Dir sagen dass es 
sowas in jedem Baumarkt für den Hobbyheimwerker gibt (z.B. von Bosch für 
rund 100.-) -oder eben etwas teurer für die Industrie die dann dafür 
noch genauer sind.

Da der Merkur keine Atmosphäre(!?) hat, dürfte die Messung recht genau 
sein, hier auf der Erde haben wir ja das Problem dass die 
Luftfeuchtigkeit das Messergebniss beeinflußt, deswegen gehen 
industrielle Geräte hier nur 200-500m, 1000km sind schon heftig!

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

ich frage mich, wie das gemacht wird: Es muss ja das Licht einer 
(Laser-)LED zu einem definiertem Zeitpunkt erzeugt oder zumindest 
moduliert werden. Diese Modulation muss dann mittels einer Photodiode 
o.ä. aufgefangen werden. Über den Zeitunterschied (so nehme ich mal an) 
wird dann die Entfernung bestimmt.

Je kürzer die Entfernung ist, desto schwieriger wird m.E. das Problem 
den Strahl zu modulieren, zu messen und dt zu ermitteln.

Wie macht das das 100€ Baumarkt-Gerät ? Da ist mit Sicherheit keine 
"besondere" Elektronik o.ä. drin !

Gruß

Andreas

Autor: Sebastian (Gast)
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Meine Vermutung wäre folgende: Sender wird mit einer festen Frequenz 
moduliert, Phasenunterschied zwischen Sende- und Empfangssignal 
gemessen.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Eine angewandte Technik ist die TOF (Time of Flight), es wird die 
Laufzeit eines kurzen Laserpulses gemessen.
Im prinzip das gleiche wie bei der TDR Messtechnik zur 
Kablelängenmessung. Die Laufzeit im Kabel ist ja auch nicht viel 
langsamer als in Luft (~2/3c).

TOF:
Range Finding Using Pulse Lasers
http://catalog.osram-os.com/catalogue/catalogue.do...

Operating the Pulsed Laser Diode SPL PLxx Application Note ...
http://catalog.osram-os.com/catalogue/catalogue.do...

oder noch etwas genauer

Pulsed time-of-flight laser range finder techniques for fast, high ...
http://herkules.oulu.fi/isbn9514272625/isbn9514272625.pdf

Investigation and calibration of pulsed time-of-flight terrestrial ...
http://www.laserscanning.org.uk/images/forum/time-...

TDR:
http://www.dl7maj.de/Vortrag_TDR-Generator.pdf

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Da scheint Andreas ein kleines Problem mit der URL zu haben


Pulsed time-of-flight laser range finder techniques for fast, high ...
 herkules.oulu.fi/isbn9514272625/isbn9514272625.pdf

(vielleicht gehts so)

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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nöh, aber jetzt kann man die URL händisch kopieren, und den stern vor 
.pdf entfernen.

Autor: club (Gast)
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Aber wenn die Laufzeit gemessen wird, dann muss doch das Signal auf der 
merkuroberfläche reflektiert werden, oder?

Hier auf der Erde dürfte das kein Problem sein denn bei den 
Industrielasern kann man ja so ne reflektorfolie am Messobjekt 
befestigen, aber wer bringt die am Merkur an!?

Ausserdem sehe ich ein Problem in der Leistung des Lasers, wie sieht das 
bei 1.000km aus, der Laser müsste ja ordentlich Leistung haben!? - auf 
einer Sonde im Weltall könnte sowas schnell zu Energieproblemen führen?

Autor: Random ... (thorstendb) Benutzerseite
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...ich frag mich eher wie's mit der divergenz aussieht? Auf diese 
Entfernungen ist ja selbst ein Laser wie ne Taschenlampe :-)

VG,
/r.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ich weiß nicht ob hier der Laser mit einer Kerr-Zelle moduliert wird, 
das wäre eine Möglichkeit
http://de.wikipedia.org/wiki/Kerr-Zelle

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>Ausserdem sehe ich ein Problem in der Leistung des Lasers ... im Weltall
>könnte sowas schnell zu Energieproblemen führen

@club,
du hast ja schon die beiden Zauberwörter Leistung und Energie genannt,
doch welcher Zusammenhang besteht zwischen beiden? - Lies mal nach.

Als Übungsaufgabe kannst du uns es ja mal vorrechnen.
Als Annahmen: 1KW Laser, 10ns Pulsdauer, 10Hz wiederholrate.
Wieviel mussen also dafür die Sonnensegel liefern?


>ich frag mich eher wie's mit der divergenz aussieht? Auf diese
Entfernungen ist ja selbst ein Laser wie ne Taschenlampe

ja, aber ....
gemessen wird die kürzeste TOF (=direkteste Entfernung), Reflektionen 
von weiter aussen haben eine längere TOF.

Um diese Erkennen zu können ist eine möglichst schnelle Anstiegszeit des 
Senders sowie des Empfängers als auch eine geringes Jitter der 
Auswerteelektronik notwendig.

Picosekunden Blitzlaser sind nichts ungewöhnliches und von 
Femtosekundenlaser hab ich auch schon öfters gehört.

Autor: Zacc (Gast)
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Moderne Laser Leisten etwas mehr. zB nach einem Verstaerker : 1W 
Average, 10Hz, 5ps, das ergibt dann Inpulsleistungen von 100mJ, auf die 
Zeit bezogen 5GW Impulsleistung. Gibt's in einem Schuhkarton. Zahlbar.

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