激光傳感器原理與應(yīng)用 激光傳感器原理與應(yīng)用
2025年02月15日 09:15:48
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激光傳感器原理與應(yīng)用 激光傳感器原理與應(yīng)用
激光傳感器是利用激光技術(shù)進行測量的傳感器。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)無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強等。
激光和激光器——激光是20世紀60年代出現(xiàn)的*重大的科學技術(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,并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產(chǎn)生強大的受激輻射光，簡稱激光。激光具有3個重要特性：
（1）高方向性（即高定向性，光速發(fā)散角?。?，激光束在幾公里外的擴展范圍不過幾厘米；
（2）高單色性，激光的頻率寬度比普通光小10倍以上；
（3）高亮度，利用激光束會聚*高可產(chǎn)生達幾百萬度的溫度。
激光器按工作物質(zhì)可分為4種：
（1）固體激光器：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*高的器件，已達到數(shù)十兆瓦。
（2）氣體激光器：它的工作物質(zhì)為氣體。現(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、無機液體激光器和有機染料激光器，其中*重要的是有機染料激光器，它的*大特點是波長連續(xù)可調(diào)。
（4）半導體激光器：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、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶?？芍瞥蓽y距儀和瞄準器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。
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