激光傳感器工作原理
激光傳感器它是由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表,它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強(qiáng)等。
激光器按工作物質(zhì)可分為4種:
1.固體激光器:它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同,特點(diǎn)是小而堅(jiān)固、功率高,釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件,已達(dá)到數(shù)十兆瓦。
2.氣體激光器:它的工作物質(zhì)為氣體?,F(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形狀如普通放電管,特點(diǎn)是輸出穩(wěn)定,單色性好,壽命長(zhǎng),但功率較小,轉(zhuǎn)換效率較低。
3.液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無(wú)機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器,其中最重要的是有機(jī)染料激光器,它的最大特點(diǎn)是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。
4.半導(dǎo)體激光器:它是較年輕的一種激光器,其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適宜于在飛機(jī)、快艦等??芍瞥蓽y(cè)距儀和瞄準(zhǔn)器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大
激光傳感器的應(yīng)用
利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量。激光傳感器常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量,還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。
激光測(cè)長(zhǎng)
精密測(cè)量長(zhǎng)度是精密機(jī)械制造工業(yè)和光學(xué)加工工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。現(xiàn)代長(zhǎng)度計(jì)量多是利用光波的干涉現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行的,其精度主要取決于光的單色性的好壞。激光是最理想的光源,它比以往最好的單色光源(氪-86燈)還純10萬(wàn)倍。因此激光測(cè)長(zhǎng)的量程大、精度高。
激光測(cè)速
它也是基多普勒原理的一種激光測(cè)速方法,用得較多的是激光多普勒流速計(jì)(見(jiàn)激光流量計(jì)),它可以測(cè)量風(fēng)洞氣流速度、火箭燃料流速、飛行器噴射氣流流速、大氣風(fēng)速和化學(xué)反應(yīng)中粒子的大小及匯聚速度等。
激光測(cè)振
它基于多普勒原理測(cè)量物體的振動(dòng)速度。多普勒原理是指:若波源或接收波的觀察者相對(duì)于傳播波的媒質(zhì)而運(yùn)動(dòng),那么觀察者所測(cè)到的頻率不僅取決于波源發(fā)出的振動(dòng)頻率而且還取決于波源或觀察者的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。所測(cè)頻率與波源的頻率之差稱(chēng)為多普勒頻移。
激光測(cè)距
它的原理與無(wú)線(xiàn)電雷達(dá)相同,將激光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去后,測(cè)量它的往返時(shí)間,再乘以光速即得到往返距離。由于激光具有高方向性、高單色性和高功率等優(yōu)點(diǎn),這些對(duì)于測(cè)遠(yuǎn)距離、判定目標(biāo)方位、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測(cè)量精度等都是很關(guān)鍵的,因此激光測(cè)距儀日益受到重視。在激光測(cè)距儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的激光雷達(dá)不僅能測(cè)距,而且還可以測(cè)目標(biāo)方位、運(yùn)運(yùn)速度和加速度等,已成功地用于人造衛(wèi)星的測(cè)距和跟蹤。
激光傳感器工作原理