Diffusione della conoscenza sui sensori che vanno da laser

Quando il sensore di gamma laser funziona, il diodo emesso al laser si prende di mira prima del bersaglio ed emette impulsi laser. Dopo essere stato riflesso dal bersaglio, il laser si disperde in tutte le direzioni. Parte della luce sparsa ritorna al ricevitore del sensore e viene ricevuta dal sistema ottico prima di essere imaged sul fotodiodo delle valanghe. Un fotodiodo valanghe è un sensore ottico con funzione di amplificazione interna, che può rilevare segnali ottici estremamente deboli e convertirli in segnali elettrici corrispondenti. Un tipo comune è un sensore laser a distanza, che misura la distanza target registrando ed elaborando il tempo impiegato dall'emissione di un impulso di luce al suo ritorno e ricezione. I sensori laser devono misurare accuratamente il tempo di trasmissione perché la velocità della luce è troppo veloce.

Ad esempio, se la velocità della luce è di circa 3 * 10 ^ 8m/s, al fine di ottenere una risoluzione di 1 mm, il circuito elettronico del sensore di trasmissione che portava deve essere in grado di distinguere i seguenti periodi di tempo estremamente brevi:

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

Per distinguere il tempo di 3ps, questo è un elevato requisito per la tecnologia elettronica e il costo di implementazione è troppo elevato. Ma i sensori di portata laser di oggi evitano abilmente questo ostacolo, usando un semplice principio statistico, la regola media, per ottenere una risoluzione di 1 mm e garantire la velocità di risposta.

funzione principale

Utilizzando le caratteristiche del laser come l'alta direzionalità, l'alta monocromaticità e l'elevata luminosità, è possibile ottenere una misurazione a lunga distanza senza contatto. I sensori laser sono comunemente usati per misurare quantità fisiche come lunghezza, distanza, vibrazione, velocità e orientamento, nonché per rilevare difetti e monitorare gli inquinanti atmosferici.

Laser che va

La misurazione della lunghezza di precisione è una delle tecnologie chiave nell'industria della produzione meccanica di precisione e nel settore della lavorazione ottica. La misurazione della lunghezza moderna utilizza principalmente il fenomeno di interferenza delle onde di luce e la sua precisione dipende principalmente dalla monocromaticità della luce. Il laser è la fonte di luce più ideale, che è 100000 volte più pura della migliore fonte di luce monocromatica in passato (lampada Krypton-86). Pertanto, la misurazione della lunghezza del laser ha una vasta gamma e un'elevata precisione. Secondo i principi ottici, la lunghezza massima misurabile L e la lunghezza d'onda della luce monocromatica possono essere determinate λ e larghezza della linea spettrale Δ la relazione tra loro è l = λ/Δ。 La lunghezza massima che può essere misurata con l'accuratezza di Krypton 86 è 38,5 centimetri e per oggetti più lunghi, sono necessarie misurazioni segmentate per ridurre l'accuratezza. Se viene utilizzato un laser a gas al neon elio, può misurare fino a decine di chilometri. In generale, la misurazione di una lunghezza entro pochi metri può ottenere una precisione di 0,1 micrometri.

Sensore radar che va

Il suo principio è lo stesso di quello del radar radio. Dopo che il laser è rivolto al bersaglio ed emesso, il tempo di andata e ritorno viene misurato e quindi moltiplicato per la velocità della luce per ottenere la distanza di andata e ritorno. A causa dei vantaggi dell'elevata direzionalità, dell'elevata monocromaticità e dell'alta potenza dei laser, questi sono cruciali per misurare la distanza, determinare l'orientamento del bersaglio, migliorare il rapporto segnale-rumore dei sistemi di ricezione e garantire l'accuratezza della misurazione. Pertanto, i campi da intervallo laser vengono sempre più apprezzati. Il lidar sviluppato sulla base dei campi da intervallo laser non solo può misurare la distanza, ma anche misurare l'orientamento del bersaglio, la velocità operativa e l'accelerazione. È stato utilizzato con successo per la gamma e il monitoraggio dei satelliti artificiali, come il lidar usando un laser Ruby, con un intervallo di distanza di 500-2000 chilometri e un errore di soli pochi metri. Non molto tempo fa, c'erano ancora centri di ricerca e sviluppo che hanno sviluppato i sensori che vanno a gamma LDM, che possono raggiungere l'accuratezza del livello del micrometro all'interno di un intervallo di misurazione di diversi chilometri. I laser di rubino, i laser in vetro di neodimio, i laser di anidride carbonica e i laser di arsenide al gallio sono spesso usati come fonti di luce per i campi da campo.

Misurazione delle vibrazioni laser

Misura la velocità di vibrazione degli oggetti basati sul principio Doppler. Il principio Doppler si riferisce al principio secondo cui se l'osservatore della sorgente d'onda o l'onda di ricezione si muove rispetto al mezzo dell'onda di propagazione, la frequenza misurata dall'osservatore non solo dipende dalla frequenza di vibrazione emessa dalla sorgente d'onda, ma anche dalla grandezza e dalla direzione della velocità di movimento della sorgente d'onda o dell'osservatore. La differenza tra la frequenza misurata e la frequenza della sorgente d'onda è chiamata spostamento della frequenza Doppler. Quando la direzione di vibrazione è coerente con la direzione, lo spostamento della frequenza Doppler fd = v/ λ ， dove V è la velocità di vibrazione λ è la lunghezza d'onda. Nello strumento di misurazione della velocità di vibrazione Doppler laser, a causa del viaggio di andata e ritorno, FD = 2V/ λ。 questo tipo di misuratore di vibrazione converte la vibrazione dell'oggetto nel corrispondente spostamento della frequenza Doppler da parte della parte ottica durante la misurazione e il convertitore del detector otticale in questo segnale elettrico in un segnale elettrico. Dopo un'adeguata elaborazione da parte della parte del circuito, viene inviato al processore del segnale Doppler per convertire il segnale di spostamento della frequenza Doppler in un segnale elettrico corrispondente alla velocità di vibrazione e infine registrato su nastro magnetico. Questo misuratore di vibrazione utilizza un laser al neon elio con una lunghezza d'onda di 6328 Angstroms (esteso), utilizza un modulatore acustooptico per la modulazione di frequenza ottica, utilizza un oscillatore di cristalli di quarzo e un circuito di amplificatore di potenza a un trasferimento di frequenza a elaborazione a un trasferimento di frequenza a elaborazione. I suoi vantaggi sono facili da usare, non è necessario un frame di riferimento fisso, nessun impatto sulla vibrazione dell'oggetto stesso, ampio intervallo di frequenza di misurazione, alta precisione e ampio intervallo dinamico. Lo svantaggio è che il processo di misurazione è notevolmente influenzato da altre luce randagio.

Velocimetria laser

È anche un metodo di velocimetria laser basato sul principio di Kepler ed è comunemente usato come velocimetro Doppler laser (vedere il misuratore del flusso laser). Può misurare la velocità del flusso d'aria del tunnel del vento, la velocità del flusso del carburante del razzo, la velocità del flusso d'aria del getto aereo, la velocità del vento atmosferico e la dimensione delle particelle e la velocità di convergenza nelle reazioni chimiche.