Laser -anturista koskevan tiedon popularisointi

Kun laser -anturi toimii, laser -säteilevä diodi kohdistuu ensin kohteeseen ja säteilee laserpulsseja. Saatuaan kohteen heijastuvan, laser hajottaa kaikkiin suuntiin. Osa hajautetusta valosta palaa anturivastaanottimeen ja optinen järjestelmä vastaanottaa sen ennen kuin se on kuvattu lumivyöryvalodiodiin. Lumivyöryvalodiodi on optinen anturi, jolla on sisäinen vahvistustoiminto, joka voi havaita erittäin heikot optiset signaalit ja muuntaa ne vastaaviksi sähkösignaaleiksi. Yleinen tyyppi on laser, joka kattaa anturi, joka mittaa tavoiteetäisyyden tallentamalla ja käsittelemällä kevyen pulssin päästöjä kuluvaa aikaa sen paluun ja vastaanottoon. Laserianturien on mitattava lähetysaika tarkasti, koska valon nopeus on liian nopea.

Esimerkiksi, jos valon nopeus on noin 3 * 10 ^ 8m/s, 1 mm: n resoluution saavuttamiseksi siirto -ajan elektronisen piirin on kyettävä erottamaan seuraavat erittäin lyhyet ajanjaksot:

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

3PS: n ajan erottamiseksi tämä on korkea vaatimus sähköiselle tekniikalle ja toteutuksen kustannukset ovat liian korkeat. Mutta nykypäivän laser -anturit välttävät taitavasti tätä estettä käyttämällä yksinkertaista tilastollista periaatetta, keskimääräistä sääntöä, 1 mm: n resoluution saavuttamiseksi ja reagointinopeuden varmistamiseksi.

päätoiminto

Hyödyntämällä laserin ominaisuuksia, kuten korkea suuntaus, korkea monokromaattinen ja korkea kirkkaus, voidaan saavuttaa kosketukseen liittyvä pitkän matkan mittaus. Laser -antureita käytetään yleisesti fysikaalisten määrien, kuten pituuden, etäisyyden, värähtelyn, nopeuden ja suuntauksen mittaamiseen, samoin kuin vikojen havaitsemiseen ja ilmakehän epäpuhtauksien seuraamiseen.

laser

Tarkkuuden pituuden mittaus on yksi tärkeimmistä tekniikoista tarkkuusmekaanisessa valmistusteollisuudessa ja optisen prosessointiteollisuudessa. Nykyaikaisen pituuden mittauksessa käytetään enimmäkseen valon aaltojen häiriöilmiötä, ja sen tarkkuus riippuu pääasiassa valon yksivärisuudesta. Laser on ihanteellisin valonlähde, joka on 100000 kertaa puhtaampi kuin paras yksivärinen valonlähde aikaisemmin (Krypton-86-lamppu). Siksi laserpituuden mittauksella on suuri alue ja suuri tarkkuus. Optisten periaatteiden mukaan suurin mitattavissa oleva pituus L ja monokromaattisen valon aallonpituus voidaan määrittää λ ja spektrin viivan leveys δ. Niiden välinen suhde on l = λ/Δ。 Suurin pituus, joka voidaan mitata kryptonin 86 lamppulla, on 38,5 senttimetriä ja pidemmille objekteille, ja tarkkuutta vaaditaan selkeät mittaukset. Jos käytetään helium neonkaasulaseria, se voi mitata jopa kymmeniä kilometrejä. Yleensä muutaman metrin pituuden mittaaminen voi saavuttaa 0,1 mikrometrin tarkkuuden.

Tutkaanturi

Sen periaate on sama kuin radiotutka. Kun laser on suunnattu kohteeseen ja emittoi, sen edestakainen aika mitataan ja kerrotaan sitten valon nopeudella edestakaisen etäisyyden saamiseksi. Korkean suunnan, korkean monokromaattisuuden ja suuren laserien suuren tehon eduista johtuen nämä ovat tärkeitä etäisyyden mittaamisessa, tavoitesuuntauksen määrittämisessä, vastaanottojärjestelmien signaali-kohinasuhteessa ja mittauksen tarkkuuden varmistamisessa. Siksi laser -etäisyysmittareita arvostetaan yhä enemmän. Laser -etäisyyden perusteella kehitetty LIDAR ei voi vain mitata etäisyyttä, vaan myös mitata tavoitteen suuntausta, toimintanopeutta ja kiihtyvyyttä. Sitä on käytetty menestyksekkäästi keinotekoisten satelliittien, kuten Lidarin, käyttämisellä rubiinilaserilla, joiden alue on 500–2000 kilometriä ja vain muutaman metrin virhe. Ei kauan sitten edelleen tutkimus- ja kehityskeskuksia, jotka kehittivät LDM -sarjan, joka voi saavuttaa tarkkuuden mikrometrin tasolla useiden kilometrien mittausalueella. Rubiinilaserit, neodyymilasilaserit, hiilidioksidilaserit ja gallium -arsenidilaserit käytetään usein valonlähteinä laserleikkauslaitteille.

Laser värähtelyn mittaus

Se mittaa esineiden tärinänopeuden Doppler -periaatteen perusteella. Doppler -periaate viittaa periaatteeseen, että jos aaltolähteen tarkkailija tai vastaanottavan aalto liikkuu suhteessa etenemisen aallon väliaineeseen, tarkkailijan mittaama taajuus ei riipu pelkästään aallonlähteen lähettämästä värähtelytaajuudesta, vaan myös aallonlähteen tai tarkkailijan liikkeenopeuden suuruudesta ja suunnasta. Eroa mitatun taajuuden ja aaltolähteen taajuuden välillä kutsutaan Doppler -taajuussiirtymään. Kun värähtelysuunta on yhdenmukainen suunnan kanssa, Doppler -taajuussiirto FD = V/ λ ， missä V on värähtelynopeus λ on aallonpituus. Laser-Doppler-värähtelynopeuden mittauslaitteessa valon edestakaisesta matkasta johtuen FD = 2V/ λ。 Tämän tyyppinen tärinämittari muuntaa esineen värähtelyn vastaavaan Doppler-taajuussiirtoon optisen osan mittauksen aikana ja optinen ilmaisin muuntaa tämän taajuuden siirtymisen sähköiseen signaaliin. Piiriosan asianmukaisen prosessoinnin jälkeen se lähetetään Doppler -signaaliprosessorille Doppler -taajuussignaalin muuntamiseksi värähtelynopeutta vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi ja tallennettiin lopulta magneettinauhalle. Tämä värähtelymittari käyttää helium -neonlaseria, jonka aallonpituus on 6328 ANGSTROM (laajennettu), käyttää akustooptista modulaattoria optisen taajuuden modulaatioon, käyttää kvartsikiteoskillaattoria ja tehovahvistinpiiriä Acoustooptic -modulaattorin käyttölähteenä ja käyttää A -taajuuden seurantaa. Sen etuja on helppo käyttää, ei tarvetta kiinteälle referenssikehykselle, ei vaikutusta itse esineen tärinään, laaja mittaustaajuusalue, korkea tarkkuus ja suuri dynaaminen alue. Haittana on, että muut kulkuvalo vaikuttaa suuresti mittausprosessiin suuresti.

Laser -velokimetria

Se on myös Laser -velokimetriamenetelmä, joka perustuu Kepler -periaatteeseen, ja sitä käytetään yleisesti laser -Doppler -velokimetrinä (katso laservirtausmittari). Se voi mitata tuulitunnelin ilmavirran nopeutta, rakettipolttoaineen virtauksen nopeutta, lentokoneen suihkun ilmavirran nopeutta, ilmakehän tuulen nopeutta ja hiukkaskokoa ja konvergenssin nopeutta kemiallisissa reaktioissa.