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激光傳感器主要功能
閱讀：840 發(fā)布時(shí)間：2015-1-27
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。激光是的光源,，它比以往的單色光源（氪-86燈）還純10萬(wàn)倍,。因此激光測(cè)長(zhǎng)的量程大、精度高,。由光學(xué)原理可知單色光的zui大可測(cè)長(zhǎng)度L與波長(zhǎng)λ和譜線寬度δ之間的關(guān)系是L=λ/δ,。用氪－86燈可測(cè)zui大長(zhǎng)度為38.5厘米，對(duì)于較長(zhǎng)物體就需分段測(cè)量而使精度降低,。若用氦氖氣體激光器,，則zui大可測(cè)幾十公里。一般測(cè)量數(shù)米之內(nèi)的長(zhǎng)度,，其精度可達(dá)0.1微米,。
激光測(cè)距
它的原理與無(wú)線電雷達(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,，例如采用紅寶石激光器的激光雷達(dá)，測(cè)距范圍為500～2000公里,誤差僅幾米,。不久前,，真尚有的研發(fā)中心研制出的LDM系列測(cè)距傳感器，可以在數(shù)千米測(cè)量范圍內(nèi)的精度可以達(dá)到微米級(jí)別,。常采用紅寶石激光器,、釹玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化鎵激光器作為激光測(cè)距儀的光源,。
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為多普勒頻移,。在振動(dòng)方向與方向一致時(shí)多普頻移fd=v/λ，式中v 為振動(dòng)速度,、λ為波長(zhǎng),。在激光多普勒振動(dòng)速度測(cè)量?jī)x中，由于光往返的原因,fd =2v/λ,。這種測(cè)振儀在測(cè)量時(shí)由光學(xué)部分將物體的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多普勒頻移,并由光檢測(cè)器將此頻移轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再由電路部分作適當(dāng)處理后送往多普勒信號(hào)處理器將多普勒頻移信號(hào)變換為與振動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào),，zui后記錄于磁帶。這種測(cè)振儀采用波長(zhǎng)為6328埃(┱)的氦氖激光器,，用聲光調(diào)制器進(jìn)行光頻調(diào)制,，用石英晶體振蕩器加功率放大電路作為聲光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)源，用光電倍增管進(jìn)行光電檢測(cè),，用頻率跟蹤器來(lái)處理多普勒信號(hào),。它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，不需要固定參考系,不影響物體本身的振動(dòng),測(cè)量頻率范圍寬,、精度高,、動(dòng)態(tài)范圍大。缺點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程受其他雜散光的影響較大,。
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,。