Popularisering af viden om laserområder sensorer

Når laserområdet fungerer, er laser, der udsender Diode, først målet målet og udsender laserpulser. Efter at have været reflekteret af målet spreder laseren i alle retninger. En del af det spredte lys vender tilbage til sensormodtageren og modtages af det optiske system, før den afbildes på lavine -fotodioden. En lavine -fotodiode er en optisk sensor med intern amplifikationsfunktion, som kan detektere ekstremt svage optiske signaler og omdanne dem til tilsvarende elektriske signaler. En almindelig type er en laser, der spænder sensor, som måler målafstanden ved at registrere og behandle den tid, det tager fra emissionen af en lys puls til dens tilbagevenden og modtagelse. Lasersensorer skal måle transmissionstiden nøjagtigt, fordi lysets hastighed er for hurtig.

For eksempel, hvis lysets hastighed er ca. 3 * 10 ^ 8m/s, for at opnå en opløsning på 1 mm, skal det elektroniske kredsløb for transmissionstiden i området være i stand til at skelne følgende ekstremt korte perioder:

0,001m/(3 * 10 ^ 8m/s) = 3ps

For at skelne mellem 3P'er er dette et stort krav til elektronisk teknologi, og omkostningerne ved implementering er for høje. Men nutidens laser, der spænder sensorer, undgår smart denne hindring ved hjælp af et simpelt statistisk princip, den gennemsnitlige regel, for at opnå en opløsning på 1 mm og sikre responshastighed.

Større funktion

Ved at anvende egenskaberne ved laser, såsom høj retningsbestemmelse, høj monokromatik og høj lysstyrke, kan ikke-kontakt-langdistancemåling opnås. Lasersensorer bruges ofte til måling af fysiske mængder såsom længde, afstand, vibration, hastighed og orientering samt til at detektere defekter og overvåge atmosfæriske forurenende stoffer.

laser lige

Måling af præcisionslængde er en af de vigtigste teknologier inden for den præcisionsmekaniske fremstillingsindustri og optisk forarbejdningsindustri. Måling af moderne længde bruger for det meste interferensfænomenet lysbølger, og dets nøjagtighed afhænger hovedsageligt af monokromatikken i lyset. Laser er den mest ideelle lyskilde, som er 100000 gange renere end den bedste monokromatiske lyskilde i fortiden (Krypton-86-lampen). Derfor har måling af laserlængde et stort interval og høj nøjagtighed. I henhold til optiske principper kan den maksimale målbare længde L og bølgelængde af monokromatisk lys bestemmes λ og spektralt linjebredde δ Forholdet mellem dem er L = λ/δ。 Den maksimale længde, der kan måles med en Krypton 86 -lampe, er 38,5 centimeter, og for længere objekter er der krævede segmenterede målinger for at reducere nøjagtigheden. Hvis der bruges en helium neongaslaser, kan den måle op til titusinder af kilometer. Generelt kan måling af en længde inden for få meter opnå en nøjagtighed på 0,1 mikrometer.

Radarsensor i området

Dets princip er det samme som for radioadar. Når laseren er rettet mod målet og udsendes, måles dens rundtidstid og ganges derefter med lysets hastighed for at opnå rund-returafstanden. På grund af fordelene ved høj retning, høj monokromatik og høje effekt af lasere, er disse afgørende for måling af afstand, bestemmelse af målorientering, forbedring af signal-til-støjforholdet for modtagelsessystemer og sikring af måleenøjagtighed. Derfor værdsættes laserområder i stigende grad. LiDAR udviklet på basis af laserområder kan ikke kun måle afstand, men også måle målorientering, operationel hastighed og acceleration. Det er blevet brugt med succes til varierende og sporing af kunstige satellitter, såsom LIDAR ved hjælp af en Ruby-laser, med et interval på 500-2000 kilometer og en fejl på kun få meter. For ikke længe siden var der stadig forsknings- og udviklingscentre, der udviklede LDM -serien, der spænder sensorer, som kan opnå nøjagtighed i mikrometerniveauet inden for et måleområde på flere kilometer. Ruby -lasere, neodym -glaslasere, kuldioxidlasere og galliumarsenid -lasere bruges ofte som lyskilder til laserområder.

Laservibrationsmåling

Det måler vibrationshastigheden af objekter baseret på Doppler -princippet. Doppler -princippet henviser til princippet om, at hvis observatøren af bølge kilden eller modtagelse af bølge bevæger sig i forhold til mediet for den forplantende bølge, afhænger frekvensen målt af observatøren ikke kun af vibrationsfrekvensen, der udsendes af bølgekilden, men også af størrelsen og retning af bevægelseshastigheden for bølgekilden eller observatøren. Forskellen mellem den målte frekvens og frekvensen af bølgekilden kaldes Doppler -frekvensskift. Når vibrationsretningen er i overensstemmelse med retningen, er Doppler -frekvensskiftet FD = V/ λ ， hvor V er vibrationshastigheden λ er bølgelængden. I laser-doppler-vibrationshastighedsmålingsinstrumentet på grund af lysturen af lys, konverterer FD = 2V/ λ。 denne type vibrationsmåler vibrationen af objektet til det tilsvarende Doppler-frekvensskift ved den optiske del under måling, og den optiske detektor konverterer dette frekvensskifte til et elektrisk signal. Efter passende behandling af kredsløbsdelen sendes den til Doppler -signalprocessoren for at konvertere Doppler -frekvensskiftet til et elektrisk signal, der svarer til vibrationshastigheden, og til sidst registreret på magnetbånd. This vibration meter uses a helium neon laser with a wavelength of 6328 angstroms (extended), uses an acoustooptic modulator for optical frequency modulation, uses a quartz crystal oscillator and a power amplifier circuit as the driving source of the acoustooptic modulator, uses a photomultiplier tube for photoelectric detection, and uses a frequency tracker to Proces Doppler -signaler. Dens fordele er lette at bruge, ikke behov for en fast referenceramme, ingen indflydelse på vibrationen af selve objektet, bredt målefrekvensområde, høj nøjagtighed og stort dynamisk interval. Ulempen er, at måleprocessen påvirkes meget af andet omstrejfende lys.

Laser velocimetry

Det er også en laser -velocimetry -metode baseret på Kepler -princippet og bruges ofte som en laser -doppler -velocimeter (se laserflowmeter). Det kan måle vindtunnelens luftstrømshastighed, raketbrændstofstrømningshastighed, flyjet luftstrømshastighed, atmosfærisk vindhastighed og partikelstørrelse og konvergenshastighed i kemiske reaktioner.