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激光技术在各类检测中的应用

2008-06-30 11:51
林契于宸
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    激光技术用于检测工作主要是利用激光的优异特性,将它作为光源,配以相应的光电元件来实现的。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点,常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。当测定对象物受到激光照射时,激光的某些特性会发生变化,通过测定其响应如强度、速度或种类等,就可以知道测定物的形状、物理、化学特征,以及他们的变化量。响应种类有:光、声、热,离子,中性粒子等生成物的释放,以及反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、频率、偏振光方向以及传播方向等的变化。  


    ◆激光测距  


    激光测距的基本原理是:将光速为C的激光射向被测目标,测量它返回的时间,由此求得激光器与被测目标间的距离d。即:d=ct/2   式中t——激光发出与接收到返回信号之间的时间间隔。可见这种激光测距的精度取决于测时精度。由于它利用的是脉冲激光束,为了提高精度,要求激光脉冲宽度窄,光接收器响应速度快。所以,远距离测量常用输出功率较大的固体激光器与二氧化碳激光器作为激光源;近距离测量则用砷化镓半导体激光器作为激光源。  


    ◆激光测长  


    从光学原理可知,单色光的最大可测长度L与光源波长λ和谱线宽度Δλ的关系用普通单色光源测量,最大可测长度78cm。若被测对象超过78cm,就须分段测量,这将降低测量精度。若用氦氖激光器作光源,则最大可测长度可达几十公里。通常测长范围不超过10m,其测量精度可保证在0.1μm以内。  


    ◆激光干涉测量  


    激光干涉测量的原理是利用激光的特性-相干性,对相位变化的信息进行处理。由于光是一种高频电磁波,直接观测其相位的变化比较困难,因此使用干涉技术将相位差变换为光强的变化,观测起来就容易的多。通常利用基准反射面的参照光和观测物体反射的观测光产生的干涉,或者是参照光和通过观测物体后相位发生变化的光之间的干涉,就可以非接触地测量被测物体的距离以及物体的大小,形状等,其测量精度达到光的波长量级。因为光的波长非常短,所以测量精度相当高。  


    ◆激光雷达 


    激光雷达是用于向空中发射激光束,并对其散射信号光进行分析与处理,以获知空气中的悬浮分子的种类和数量以及距离,利用短脉冲激光,可以按时间序列观测。(wenjing)

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