Populasi pengetahuan mengenai sensor laser

Apabila sensor laser berfungsi, laser memancarkan diode pertama menargetkan sasaran dan memancarkan denyutan laser. Selepas ditunjukkan oleh sasaran, laser menyebarkan ke semua arah. Sebahagian daripada cahaya yang bertaburan kembali ke penerima sensor dan diterima oleh sistem optik sebelum dicatatkan ke photodiode Avalanche. Photodiode Avalanche adalah sensor optik dengan fungsi penguatan dalaman, yang dapat mengesan isyarat optik yang sangat lemah dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik yang sepadan. Jenis yang biasa adalah sensor laser, yang mengukur jarak sasaran dengan merakam dan memproses masa yang diperlukan dari pelepasan denyutan cahaya ke pulangan dan penerimaannya. Sensor laser mesti mengukur dengan tepat masa penghantaran kerana kelajuan cahaya terlalu cepat.

Sebagai contoh, jika kelajuan cahaya adalah kira -kira 3 * 10 ^ 8m/s, untuk mencapai resolusi 1mm, litar elektronik sensor masa penghantaran mesti dapat membezakan tempoh masa yang sangat singkat:

0.001m/(3 * 10 ^ 8m/s) = 3ps

Untuk membezakan masa 3P, ini adalah keperluan yang tinggi untuk teknologi elektronik dan kos pelaksanaan terlalu tinggi. Tetapi sensor laser hari ini dengan bijak mengelakkan halangan ini, menggunakan prinsip statistik mudah, peraturan purata, untuk mencapai resolusi 1mm dan memastikan kelajuan tindak balas.

fungsi utama

Dengan menggunakan ciri-ciri laser seperti arah yang tinggi, monokromatik yang tinggi, dan kecerahan yang tinggi, pengukuran jarak jauh yang tidak dapat dicapai dapat dicapai. Sensor laser biasanya digunakan untuk mengukur kuantiti fizikal seperti panjang, jarak, getaran, halaju, dan orientasi, serta untuk mengesan kecacatan dan pemantauan bahan pencemar atmosfera.

laser berkisar

Pengukuran panjang ketepatan adalah salah satu teknologi utama dalam industri pembuatan mekanikal ketepatan dan industri pemprosesan optik. Pengukuran panjang moden kebanyakannya menggunakan fenomena gangguan gelombang cahaya, dan ketepatannya bergantung pada monokromatik cahaya. Laser adalah sumber cahaya yang paling ideal, yang 100000 kali lebih suci daripada sumber cahaya monokromatik terbaik pada masa lalu (Lampin Krypton-86). Oleh itu, pengukuran panjang laser mempunyai julat yang besar dan ketepatan yang tinggi. Menurut prinsip optik, panjang maksimum yang boleh diukur l dan panjang gelombang cahaya monokromatik boleh ditentukan λ dan lebar garis spektrum Δ Hubungan di antara mereka adalah l = λ/δ。 panjang maksimum yang dapat diukur dengan lampu krypton 86 adalah 38.5 sentimeter, dan untuk objek yang lebih panjang, pengukuran yang diperlukan untuk mengurangkan ketepatan. Jika laser gas neon helium digunakan, ia boleh mengukur sehingga puluhan kilometer. Umumnya, mengukur panjang dalam beberapa meter dapat mencapai ketepatan 0.1 mikrometer.

Sensor radar berkisar

Prinsipnya adalah sama dengan radar radio. Selepas laser ditujukan kepada sasaran dan dipancarkan, masa perjalanannya diukur, dan kemudian didarab dengan kelajuan cahaya untuk mendapatkan jarak perjalanan bulat. Oleh kerana kelebihan arah yang tinggi, monochromaticity yang tinggi, dan kuasa tinggi laser, ini adalah penting untuk mengukur jarak, menentukan orientasi sasaran, meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi sistem penerima, dan memastikan ketepatan pengukuran. Oleh itu, rangefinder laser semakin dinilai. LiDAR yang dibangunkan berdasarkan rangefinder laser bukan sahaja dapat mengukur jarak, tetapi juga mengukur orientasi sasaran, kelajuan operasi, dan percepatan. Ia telah berjaya digunakan untuk mengesan dan mengesan satelit buatan, seperti lidar menggunakan laser ruby, dengan jarak jarak 500-2000 kilometer dan kesilapan hanya beberapa meter. Tidak lama dahulu, masih terdapat pusat penyelidikan dan pembangunan yang membangunkan sensor siri LDM, yang dapat mencapai ketepatan di peringkat mikrometer dalam jarak pengukuran beberapa kilometer. Laser Ruby, laser kaca Neodymium, laser karbon dioksida, dan laser galium arsenide sering digunakan sebagai sumber cahaya untuk rangefinder laser.

Pengukuran getaran laser

Ia mengukur halaju getaran objek berdasarkan prinsip Doppler. Prinsip Doppler merujuk kepada prinsip bahawa jika pemerhati sumber gelombang atau gelombang menerima bergerak relatif kepada medium gelombang penyebaran, kekerapan yang diukur oleh pemerhati bukan sahaja bergantung kepada kekerapan getaran yang dipancarkan oleh sumber gelombang, tetapi juga pada magnitud dan arah kelajuan gerakan sumber atau pemerhati. Perbezaan antara kekerapan yang diukur dan kekerapan sumber gelombang dipanggil peralihan kekerapan Doppler. Apabila arah getaran konsisten dengan arah, kekerapan Doppler shift fd = v/ λ, di mana v ialah halaju getaran λ adalah panjang gelombang. Dalam instrumen pengukuran halaju getaran doppler laser, disebabkan oleh perjalanan pusingan cahaya, FD = 2V/ λ。 jenis getaran jenis ini menukarkan getaran objek ke peralihan kekerapan Doppler yang sepadan dengan bahagian optik semasa pengukuran, dan pengesan optik menukarkan peralihan kekerapan ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ke dalam isyarat frekuensi ini menjadi isyarat frekuensi ke dalam isyarat frekuensi ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini ke dalam isyarat frekuensi ini menjadi Selepas pemprosesan yang sesuai oleh bahagian litar, ia dihantar ke pemproses isyarat Doppler untuk menukar isyarat peralihan frekuensi Doppler ke dalam isyarat elektrik yang sepadan dengan kelajuan getaran, dan akhirnya direkodkan pada pita magnet. Meter getaran ini menggunakan laser neon helium dengan panjang gelombang 6328 angstroms (dilanjutkan), menggunakan modulator acoustooptic untuk modulasi frekuensi optik, menggunakan pengayun kristal kuarza dan litar penguat kuasa Isyarat Doppler. Kelebihannya mudah digunakan, tidak memerlukan bingkai rujukan tetap, tidak ada kesan ke atas getaran objek itu sendiri, julat kekerapan pengukuran yang luas, ketepatan yang tinggi, dan julat dinamik yang besar. Kelemahannya ialah proses pengukuran sangat dipengaruhi oleh cahaya sesat yang lain.

Velocimetry laser

Ia juga merupakan kaedah velocimetry laser berdasarkan prinsip Kepler, dan biasanya digunakan sebagai velocimeter Doppler laser (lihat Laser Flowmeter). Ia boleh mengukur halaju aliran udara terowong angin, halaju aliran bahan api roket, halaju aliran udara jet pesawat, kelajuan angin atmosfera, dan saiz zarah dan halaju konvergensi dalam tindak balas kimia.