Prinsip lan aplikasi saka sensor laser

Sensor laser minangka sensor sing nggunakake teknologi laser kanggo ngukur. Iki kalebu laser, detektor laser lan sirkuit pangukuran. Sensor laser minangka jinis alat ukur anyar. Kaluwihan iku bisa mujudake pangukuran jarak adoh non-kontak, kacepetan cepet, presisi dhuwur, sawetara gedhe, kemampuan gangguan anti-cahya lan listrik sing kuat, lsp.
Laser Cahya lan Laser minangka salah sawijining prestasi ilmiah lan teknologi sing paling penting sing muncul ing taun 1960-an. Wis dikembangake kanthi cepet lan wis digunakake kanthi akeh ing macem-macem aspek kayata pertahanan nasional, produksi, obat-obatan lan pangukuran non-listrik. Ora kaya cahya biasa, laser kudu digawe dening laser. Kanggo zat kerja laser, ing kondisi normal, paling atom ing tingkat energi kurang stabil E1. Ing tumindak cahya njaba frekuensi cocok, atom ing tingkat energi kurang nyerep energi foton lan bungah kanggo transisi menyang tingkat energi dhuwur E2. Energi foton E=E2-E1=hv, ing ngendi h minangka konstanta Planck lan v minangka frekuensi foton. Kosok baline, ing induksi cahya kanthi frekuensi v, atom ing tingkat energi E2 bakal transisi menyang tingkat energi sing luwih murah kanggo ngeculake energi lan ngetokake cahya, sing diarani radiasi stimulasi. Laser pisanan ndadekake atom saka zat kerja abnormally ing tingkat energi dhuwur (yaiku, distribusi kuwalikan populasi), kang bisa nggawe proses radiation stimulus dominan, supaya cahya induksi frekuensi v wis meningkat, lan bisa liwat liwat. pangilon paralel Ing amplifikasi jinis longsoran dibentuk kanggo ngasilake radiasi stimulasi sing kuat, sing diarani laser.

Laser nduweni 3 sifat penting:
1. Directivity dhuwur (yaiku, directivity dhuwur, amba divergence cilik saka kacepetan cahya), sawetara expansion saka sinar laser mung sawetara centimeters adoh saka sawetara kilometer;
2. Monochromaticity dhuwur, jembaré frekuensi laser luwih saka 10 kaping luwih cilik tinimbang cahya biasa;
3. Padhang dhuwur, suhu maksimum sawetara yuta derajat bisa kui kanthi nggunakake konvergensi sinar laser.

Laser bisa dipérang dadi 4 jinis miturut zat kerja:
1. Laser Solid-state: Zat kerjane padhet. Sing umum digunakake yaiku laser ruby, laser garnet aluminium yttrium doped neodymium (yaiku laser YAG) lan laser kaca neodymium. Padha duwe struktur kira-kira padha, lan ditondoi dening cilik, kuwat, lan dhuwur-daya. Laser kaca Neodymium saiki minangka piranti kanthi daya output pulsa paling dhuwur, tekan puluhan megawatt.
2. Laser gas: zat sing digunakake yaiku gas. Saiki ana macem-macem atom gas, ion, uap logam, laser molekul gas. Umume digunakake yaiku laser karbon dioksida, laser neon helium lan laser karbon monoksida, sing bentuke kaya tabung discharge biasa, lan ditondoi kanthi output stabil, monochromaticity apik, lan umur dawa, nanging kanthi daya kurang lan efisiensi konversi sing kurang.
3. Laser Cairan: Bisa dipérang dadi laser chelate, laser cair anorganik lan laser pewarna organik, sing paling penting yaiku laser pewarna organik, fitur sing paling gedhe yaiku dawane gelombang terus luwes.
4. Semikonduktor laser: Iku laser relatif enom, lan liyane diwasa laser GaAs. Punika ditondoi dening efficiency dhuwur, ukuran cilik, bobot entheng lan struktur prasaja, lan cocok kanggo nindakake ing pesawat, kapal perang, tank lan infantri. Bisa digawe rangefinders lan pemandangan. Nanging, daya output cilik, directionality kurang, lan banget kena pengaruh suhu sekitar.

Aplikasi Sensor Laser
Nggunakake karakteristik directivity dhuwur, monochromaticity dhuwur lan padhange dhuwur saka laser bisa éling non-kontak pangukuran long-distance. Sensor laser asring digunakake kanggo pangukuran jumlah fisik kayata dawa, jarak, getaran, kacepetan, lan orientasi, uga kanggo deteksi cacat lan ngawasi polutan atmosfer.
Laser pangukuran dawa:
Pangukuran dawa sing tepat minangka salah sawijining teknologi utama ing industri manufaktur mesin presisi lan industri pangolahan optik. Pangukuran dawa modern biasane ditindakake kanthi nggunakake fenomena interferensi gelombang cahya, lan akurasi utamane gumantung marang monochromaticity cahya. Laser minangka sumber cahya sing paling becik, yaiku 100.000 kaping luwih murni tinimbang sumber cahya monokromatik sing paling apik (lampu krypton-86) ing jaman kepungkur. Mulane, jarak pangukuran dawa laser gedhe lan presisi dhuwur. Miturut prinsip optik, hubungan antarane dawa maksimum diukur L cahya monokromatik, dawa gelombang λ lan jembaré garis spektral δ punika L=λ/δ. Dawane maksimal sing bisa diukur nganggo lampu kripton-86 yaiku 38,5 cm. Kanggo obyek sing luwih dawa, kudu diukur ing bagean, sing nyuda akurasi. Yen laser gas helium-neon digunakake, bisa ngukur nganti puluhan kilometer. Umumé ngukur dawa ing sawetara meter, lan akurasi bisa tekan 0,1 microns.
Laser Ranging:
Prinsipe padha karo radar radio. Sawise laser diarahake menyang target lan diluncurake, wektu babak-trip diukur, lan banjur dikaliake kanthi kacepetan cahya kanggo entuk jarak perjalanan. Amarga laser nduweni kaluwihan saka directivity dhuwur, monochromaticity dhuwur lan daya dhuwur, iki penting banget kanggo ngukur jarak dawa, nentokake orientasi target, Ngapikake rasio sinyal-kanggo-gangguan saka sistem nampa, lan njupuk akurasi pangukuran. . tambah akeh perhatian. Lidar sing dikembangake kanthi basis laser rangefinder ora mung bisa ngukur jarak, nanging uga ngukur azimuth, kacepetan lan akselerasi target. Radar, kiro-kiro saka 500 kanggo 2000 kilometer, kesalahan mung sawetara meter. Saiki, laser ruby, laser kaca neodymium, laser karbon dioksida lan laser gallium arsenide asring digunakake minangka sumber cahya kanggo rangefinder laser.

Pengukuran getaran laser:
x
Pengukuran kacepetan laser:
Iki uga minangka cara pangukuran kecepatan laser adhedhasar prinsip Doppler. The laser Doppler flowmeter (ndeleng laser flowmeter) digunakake luwih, kang bisa ngukur kecepatan aliran udara trowongan angin, kecepatan aliran bahan bakar roket, kecepatan aliran udara jet pesawat, kacepetan angin Atmosfer lan ukuran partikel lan kacepetan konvergensi ing reaksi kimia, etc.