Mithilfe eines feinen Laserstrahls lassen sich Entfernungen exakt bestimmen. Doch was macht einen Lichtstrahl zu einem Meterstab? Folge 12: Das Messprinzip eines Laserdistanzmessgerätes
Leica Geosystems
Mit einem modernen Laserdistanzmessgerät können an jedem Ort Entfernungen, Flächen, Volumen, Neigungen schnell bestimmt werden.
Der gerichtete Laserstrahl, der von der Halbleiterdiode ausgesendet wird, wird in Form eines roten Punktes sichtbar, wenn er auf ein Objekt auftritt. Mit dem Phasenmessprinzip kann die genaue Entfernung zwischen dem Punkt, der den Laserstrahl aussendet und dem Punkt, von dem dieser Impuls zurückgesendet wird, ermittelt werden.
Wie aber funktioniert die Phasenverschiebungsmessung? Eine Welle auf einem See misst man von Wellenkamm zu Wellenkamm. Treibt der Wind so eine Welle an die Ufermauer, dann kann man sehen, dass eine neue Welle von der Mauer wegläuft. Hereinkommender Wellenberg, verglichen mit dem hinauslaufenden Wellenberg, genau das ist die „Phasenverschiebung“.
Wie kann man Licht in eine Welle verwandeln? Dies geschieht auch bei einer Glühbirne. Da wir diese mit Wechselstrom betreiben, geht unser Licht praktisch 50 Mal in der Sekunde aus. Das von der Halbleiterdiode ausgesendete Laserlicht wird 200 Millionen Mal in der Sekunde aus- und eingeschaltet.
Doch wie viele Wellenberge haben in einem festen Abstand Platz? Es gibt ein einfaches Beispiel, wie man sich das am besten vorstellt. Man hängt ein Seil z.B. an einer Hauswand an und steht mit dem anderen Ende so ca. 15 Meter davon entfernt (Mess-Strecke). Ganz gleichmäßig bewegen wir unseren Arm nach oben und unten. Das Seil beginnt zu schwingen, es formt eine Welle (wie das Wasser): Bewegt sich der Arm langsam auf und ab, ist die Welle groß. In 15 Metern hat nur eine Welle Platz. Wenn ich den Arm nun schneller auf und ab bewege, werden die Wellen kleiner. Nun haben viele Wellen im gleichen Abstand Platz.
Genauso macht es das Laserdistanzmessgerät. Mit einem Laserstrahl werden gleichzeitig verschiedene Wellen ausgesendet. Mit einer Frequenz von 200 Millionen Wellen werden die Millimeter bestimmt, mit einer nächsten Frequenz die Dezimeter und mit einer letzten Frequenz die Meter. Den Abstand bzw. die Verschiebung von herauslaufender zu heimkommender „Lichtwelle“ (die Phasenverschiebung) kann man mit viel Elektronik messen und damit die Entfernung auf den Millimeter genau angeben.
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