Popularisierung des Wissens über Laser -Fernsehsensoren

Wenn der Laser -Rangierungssensor funktioniert, zielt die Laserdiode zunächst auf das Ziel ab und leitet Laserimpulse ab. Nachdem das Ziel vom Ziel reflektiert wurde, streuert sich der Laser in alle Richtungen. Ein Teil des verstreuten Lichts kehrt zum Sensorempfänger zurück und wird vom optischen System empfangen, bevor er auf die Lawinen -Fotodiode abgebildet wird. Eine Avalanche -Fotodiode ist ein optischer Sensor mit interner Amplifikationsfunktion, die extrem schwache optische Signale erkennen und in entsprechende elektrische Signale umwandeln kann. Ein üblicher Typ ist ein Laser -Rangierungssensor, der die Zielabstand durch Aufzeichnung und Verarbeitung der Zeit von der Emission eines leichten Pulses bis zu seiner Rückkehr und Empfang misst. Lasersensoren müssen die Übertragungszeit genau messen, da die Lichtgeschwindigkeit zu schnell ist.

Wenn beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit etwa 3 * 10 ^ 8 m/s beträgt, muss der elektronische Schaltkreis der Übertragungszeit eine Auflösung von 1 mm erreicht, um die folgenden extrem kurzen Zeiträume zu unterscheiden:

0,001 m/(3 * 10 ^ 8 m/s) = 3ps

Um die Zeit von 3Ps zu unterscheiden, ist dies eine hohe Voraussetzung für die elektronische Technologie und die Implementierungskosten sind zu hoch. Die heutigen Laser -Sensoren vermeiden dieses Hindernis geschickt, indem es ein einfaches statistisches Prinzip, die durchschnittliche Regel, verwendet, um eine Auflösung von 1 mm zu erreichen und die Reaktionsgeschwindigkeit zu gewährleisten.

Hauptfunktion

Durch die Verwendung der Merkmale von Laser wie hoher Richtungen, hoher Monochromatizität und hoher Helligkeit kann eine nicht kontakte Langstreckenmessung erreicht werden. Lasersensoren werden üblicherweise zur Messung physikalischer Größen wie Länge, Abstand, Vibration, Geschwindigkeit und Orientierung sowie zum Erkennen von Defekten und zur Überwachung der atmosphärischen Schadstoffe verwendet.

Laserbereich

Die Präzisionslängenmessung ist eine der Schlüsseltechnologien in der Präzisionsmechanik -Fertigungsindustrie und der optischen Verarbeitungsindustrie. Die Messung der modernen Länge nutzt hauptsächlich das Interferenzphänomen von Lichtwellen, und seine Genauigkeit hängt hauptsächlich von der monochromatischen Licht ab. Laser ist die idealste Lichtquelle, die 100000-mal reiner ist als die beste monochromatische Lichtquelle in der Vergangenheit (Krypton-86-Lampe). Daher hat die Laserlängenmessung einen großen Bereich und eine hohe Genauigkeit. Nach optischen Prinzipien kann die maximale messbare Länge L und die Wellenlänge des monochromatischen Lichts λ und spektraler Linienbreite δ bestimmt werden. Wenn ein Helium -Neongaslaser verwendet wird, kann es bis zu zehn Kilometern messen. Im Allgemeinen kann die Messung einer Länge innerhalb weniger Meter eine Genauigkeit von 0,1 Mikrometern erreichen.

Radarsensor reicht

Sein Prinzip ist das gleiche wie das von Radio Radar. Nachdem der Laser auf das Ziel gerichtet und emittiert wurde, wird seine Hin- und Rückfahrzeit gemessen und dann mit der Lichtgeschwindigkeit multipliziert, um den Abstand von Hindernissen zu erhalten. Aufgrund der Vorteile von hoher Richtungen, hoher Monochromatie und hoher Leistung von Lasern sind diese entscheidend für die Messung der Abstand, die Bestimmung der Zielorientierung, die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses der Empfangssysteme und die Gewährleistung der Messgenauigkeit. Daher werden Laser -Entfernungsfinder zunehmend geschätzt. Der auf der Grundlage von Laser -Entfernungsfindern entwickelte LiDAR kann nicht nur die Entfernung messen, sondern auch die Zielorientierung, Betriebsgeschwindigkeit und Beschleunigung messen. Es wurde erfolgreich zum Abkammern und Verfolgen künstlicher Satelliten wie dem LiDAR unter Verwendung eines Rubinlasers mit einem Reichweite von 500-2000 Kilometern und einem Fehler von nur wenigen Metern eingesetzt. Vor nicht allzu langer Zeit gab es immer noch Forschungs- und Entwicklungszentren, die die LDM -Serien -Sensoren entwickelten, die in einem Messbereich von mehreren Kilometern die Genauigkeit auf dem Mikrometerebene erreichen können. Rubinlaser, Neodymglaslaser, Kohlendioxidlaser und Galliumarsenidlaser werden häufig als Lichtquellen für Laser -Entfernungsfinder verwendet.

Laservibrationsmessung

Es misst die Schwingungsgeschwindigkeit von Objekten basierend auf dem Doppler -Prinzip. Das Doppler -Prinzip bezieht sich auf den Prinzip, dass die vom Beobachter gemessene Frequenz, wenn der vom Beobachter gemessene Frequenz nicht nur von der von der Wellenquelle emittierten Schwingungsfrequenz abhängt, wenn der Beobachter der Wellenquelle oder die Welle bewegt, sondern auch von der Größe der Bewegungsgeschwindigkeit oder des Beobachters. Der Unterschied zwischen der gemessenen Frequenz und der Frequenz der Wellenquelle wird als Doppler -Frequenzverschiebung bezeichnet. Wenn die Schwingungsrichtung mit der Richtung übereinstimmt, ist die Doppler -Frequenzverschiebung fd = v/ λ ，, wobei V die Schwingungsgeschwindigkeit λ ist die Wellenlänge. Im Laser-Doppler-Schwingungsgeschwindigkeits-Messinstrument wandelt FD = 2V/ λ。。 Diese Art des Vibrationsmessgeräts um, wandelt die Schwingung des Objekts in die entsprechende Doppler-Frequenzverschiebung durch das optische Teil während des Messes um, und das optische Detektorkonvertieren. Nach einer geeigneten Verarbeitung durch den Schaltungsteil wird es an den Doppler -Signalprozessor gesendet, um das Doppler -Frequenzverschiebungssignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das der Schwingungsgeschwindigkeit entspricht, und schließlich auf Magnetklebeband aufgezeichnet wird. Dieses Vibrationsmesser verwendet einen Helium -Neonlaser mit einer Wellenlänge von 6328 Angstromen (erweitert), einen akustooptischen Modulator für die optische Frequenzmodulation verwendet, einen Quarzkristallozillator und einen Leistungsverstärkerverstärker -Schaltkreis als Antriebsquelle des Akoustooptic -Moduls, ein Frequenz -Dop -Dop -Tube für einen Frequenz -Totionstrohr für einen Frequenz -Prozess -Trottel. Die Vorteile sind einfach zu bedienen, kein fester Referenzrahmen erforderlich, kein Einfluss auf die Schwingung des Objekts selbst, einen breiten Messfrequenzbereich, die hohe Genauigkeit und einen großen Dynamikbereich. Der Nachteil besteht darin, dass der Messprozess stark von anderen streunenden Lichten beeinflusst wird.

Laservelokimetrie

Es handelt sich auch um eine Laser -Velocimetrie -Methode, die auf dem Kepler -Prinzip basiert, und wird üblicherweise als Laser -Doppler -Velokimeter verwendet (siehe Laserflussmeter). Es kann Windkanalluftstromgeschwindigkeit, Flussgeschwindigkeit von Raketenbrennstoff, Flugzeugstrahlluftstromgeschwindigkeit, atmosphärische Windgeschwindigkeit sowie Partikelgröße und Konvergenzgeschwindigkeit bei chemischen Reaktionen messen.