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電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>傳感與控制>激光傳感器原理與激光特性及其分類與應(yīng)用全解析

激光傳感器原理與激光特性及其分類與應(yīng)用全解析

2017-10-17 | rar | 0.1 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

  激光傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表,它的優(yōu)點是能實現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強(qiáng)等。

  光和激光器激光是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的最重大的科學(xué)技術(shù)成就之一。它發(fā)展迅速已廣泛應(yīng)用于國防、生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)和非電測量等各方面。激光與普通光不同,需要用激光器產(chǎn)生。激光器的工作物質(zhì),在正常狀態(tài)下,多數(shù)原子處于穩(wěn)定的低能級E1,在適當(dāng)頻率的外界光線的作用下,處于低能級的原子吸收光子能量受激發(fā)而躍遷到高能級E2。光子能量E=E2-E1=hv,式中h為普朗克常數(shù),v為光子頻率。反之,在頻率為v的光的誘發(fā)下,處于能級E2的原子會躍遷到低能級釋放能量而發(fā)光,稱為受激輻射。激光器首先使工作物質(zhì)的原子反常地多數(shù)處于高能級(即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布),就能使受激輻射過程占優(yōu)勢,從而使頻率為v的誘發(fā)光得到增強(qiáng),并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產(chǎn)生強(qiáng)大的受激輻射光,簡稱激光。

  激光具有3個重要特性:

 ?、俑叻较蛐裕锤叨ㄏ蛐裕馑侔l(fā)散角?。?,激光束在幾公里外的擴(kuò)展范圍不過幾厘米;

 ?、诟邌紊裕す獾念l率寬度比普通光小10倍以上;

 ?、鄹吡炼?,利用激光束會聚最高可產(chǎn)生達(dá)幾百萬度的溫度。

  激光器按工作物質(zhì)可分為4種:

 ?、俟腆w激光器:它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器(即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同,特點是小而堅固、功率高,釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件,已達(dá)到數(shù)十兆瓦。

  ②氣體激光器:它的工作物質(zhì)為氣體?,F(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形狀如普通放電管,特點是輸出穩(wěn)定,單色性好,壽命長,但功率較小,轉(zhuǎn)換效率較低。

  ③液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器,其中最重要的是有機(jī)染料激光器,它的最大特點是波長連續(xù)可調(diào)。

 ?、?a target='_blank' class='arckwlink_none'>半導(dǎo)體激光器:它是較年輕的一種激光器,其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單,適宜于在飛機(jī)、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶??芍瞥蓽y距儀和瞄準(zhǔn)器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。

  激光傳感器應(yīng)用

  利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量。激光傳感器常用于長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量,還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。

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