Lazer sensorunun prinsipi və tətbiqi

Lazer sensorları ölçmək üçün lazer texnologiyasından istifadə edən sensorlardır. O, lazer, lazer detektoru və ölçmə sxemindən ibarətdir. Lazer sensoru yeni bir ölçü alətidir. Onun üstünlükləri ondan ibarətdir ki, o, təmassız uzun məsafə ölçmə, sürətli sürət, yüksək dəqiqlik, geniş diapazon, güclü anti-işıq və elektrik müdaxiləsi qabiliyyəti və s.
İşıq və Lazerlər Lazerlər 1960-cı illərdə ortaya çıxan ən əhəmiyyətli elmi və texnoloji nailiyyətlərdən biri idi. O, sürətlə inkişaf etmiş və milli müdafiə, istehsal, tibb və qeyri-elektrik ölçmə kimi müxtəlif aspektlərdə geniş istifadə edilmişdir. Adi işıqdan fərqli olaraq, lazerin lazerlə yaradılması lazımdır. Lazerin işçi maddəsi üçün normal şəraitdə atomların çoxu sabit aşağı enerji səviyyəsində E1 ​​olur. Müvafiq tezlikli xarici işığın təsiri altında aşağı enerji səviyyəsində olan atomlar foton enerjisini udur və yüksək enerji səviyyəsi E2-yə keçmək üçün həyəcanlanır. Fotonun enerjisi E=E2-E1=hv, burada h Plank sabiti və v foton tezliyidir. Əksinə, v tezliyi ilə işığın induksiyası altında E2 enerji səviyyəsində olan atomlar enerji buraxmaq və işıq yaymaq üçün daha aşağı enerji səviyyəsinə keçəcəklər ki, bu da stimullaşdırılmış şüalanma adlanır. Lazer ilk növbədə işləyən maddənin atomlarını yüksək enerji səviyyəsində anormal hala gətirir (yəni populyasiyanın inversiya paylanması), bu, stimullaşdırılan şüalanma prosesini dominant edə bilər, beləliklə, v tezliyinin induksiya edilmiş işığı güclənir və keçə bilər. paralel güzgülər Uçqun tipli gücləndirmə lazer adlanan güclü stimullaşdırılmış radiasiya yaratmaq üçün yaradılmışdır.

Lazerlərin 3 mühüm xüsusiyyəti var:
1. Yüksək istiqamətlilik (yəni, yüksək istiqamət, işıq sürətinin kiçik divergensiya bucağı), lazer şüasının genişlənmə diapazonu bir neçə kilometrdən cəmi bir neçə santimetr uzaqdadır;
2. Yüksək monoxromatiklik, lazerin tezlik eni adi işıqdan 10 dəfədən çox kiçikdir;
3. Yüksək parlaqlıq, bir neçə milyon dərəcə maksimum temperatur lazer şüalarının konvergensiyasından istifadə etməklə yaradıla bilər.

İşləyən maddəyə görə lazerləri 4 növə bölmək olar:
1. Bərk vəziyyətdə olan lazer: İşləyən maddə bərkdir. Yaqut lazerləri, neodimium qatqılı itrium alüminium qranat lazerləri (yəni YAG lazerləri) və neodimium şüşə lazerləri adətən istifadə olunur. Onlar təxminən eyni quruluşa malikdirlər və kiçik, möhkəm və yüksək gücə malik olmaları ilə xarakterizə olunurlar. Neodimium-şüşə lazerlər hazırda onlarla meqavata çatan ən yüksək impuls çıxış gücünə malik cihazlardır.
2. Qaz lazeri: onun iş maddəsi qazdır. İndi müxtəlif qaz atomu, ion, metal buxarı, qaz molekulu lazerləri var. Adi boşalma borularına bənzəyən və sabit çıxış, yaxşı monoxromatiklik və uzun ömür ilə xarakterizə olunan, lakin aşağı gücə və aşağı çevrilmə səmərəliliyinə malik olan karbon dioksid lazerləri, helium neon lazerləri və karbon monoksit lazerləri ümumiyyətlə istifadə olunur.
3. Maye lazer: Xelat lazer, qeyri-üzvi maye lazer və orqanik boya lazeri olaraq bölünə bilər, ən əhəmiyyətlisi orqanik boya lazeridir, ən böyük xüsusiyyəti dalğa uzunluğunun davamlı olaraq tənzimlənməsidir.
4. Yarımkeçirici lazer: Nisbətən gənc lazerdir və daha yetkin olanı GaAs lazeridir. Yüksək səmərəliliyi, kiçik ölçüsü, yüngül çəkisi və sadə quruluşu ilə xarakterizə olunur və təyyarələrdə, döyüş gəmilərində, tanklarda və piyadalarda daşınmaq üçün əlverişlidir. məsafəölçənlər və görməli yerlərə çevrilə bilər. Bununla belə, çıxış gücü kiçikdir, istiqamət zəifdir və ətraf mühitin temperaturundan çox təsirlənir.

Lazer Sensor Tətbiqləri
Lazerin yüksək istiqamətlilik, yüksək monoxromatiklik və yüksək parlaqlıq xüsusiyyətlərindən istifadə edərək, təmassız uzun məsafə ölçməni həyata keçirə bilər. Lazer sensorları tez-tez uzunluq, məsafə, vibrasiya, sürət və oriyentasiya kimi fiziki kəmiyyətlərin ölçülməsi, həmçinin qüsurların aşkarlanması və atmosfer çirkləndiricilərinin monitorinqi üçün istifadə olunur.
Lazer uzunluğunun ölçülməsi:
Uzunluğun dəqiq ölçülməsi dəqiq maşınqayırma sənayesində və optik emal sənayesində əsas texnologiyalardan biridir. Müasir uzunluğun ölçülməsi əsasən işıq dalğalarının müdaxilə fenomenindən istifadə etməklə həyata keçirilir və onun dəqiqliyi əsasən işığın monoxromatikliyindən asılıdır. Lazer, keçmişdəki ən yaxşı monoxromatik işıq mənbəyindən (kripton-86 lampa) 100.000 dəfə təmiz olan ən ideal işıq mənbəyidir. Buna görə də, lazer uzunluğunu ölçmə diapazonu böyükdür və dəqiqlik yüksəkdir. Optik prinsipə görə, monoxromatik işığın ölçülə bilən maksimum uzunluğu L, dalğa uzunluğu λ və spektral xəttin eni δ arasında əlaqə L=λ/δ-dir. Kripton-86 lampası ilə ölçülə bilən maksimum uzunluq 38,5 sm-dir. Daha uzun obyektlər üçün onu bölmələrlə ölçmək lazımdır ki, bu da dəqiqliyi azaldır. Helium-neon qaz lazerindən istifadə edilərsə, o, onlarla kilometrə qədər ölçə bilər. Ümumiyyətlə uzunluğu bir neçə metr ərzində ölçün və onun dəqiqliyi 0,1 mikrona çata bilər.
Lazer diapazonu:
Onun prinsipi radio radarının prinsipi ilə eynidir. Lazer hədəfə yönəldildikdən və işə salındıqdan sonra onun gediş-gəliş vaxtı ölçülür və sonra gediş məsafəsini əldə etmək üçün işığın sürətinə vurulur. Lazerin yüksək istiqamətlilik, yüksək monoxromatiklik və yüksək güc üstünlükləri olduğu üçün bunlar uzun məsafələri ölçmək, hədəfin oriyentasiyasını təyin etmək, qəbuledici sistemin siqnal-küy nisbətini yaxşılaşdırmaq və ölçmə dəqiqliyini təmin etmək üçün çox vacibdir. . getdikcə daha çox diqqət çəkdi. Lazer məsafəölçən əsasında hazırlanmış lidar təkcə məsafəni deyil, həm də hədəfin azimutunu, sürətini və sürətini ölçə bilir. Radar, 500 ilə 2000 kilometr arasında dəyişən xəta yalnız bir neçə metrdir. Hal-hazırda lazer məsafəölçənləri üçün işıq mənbələri kimi tez-tez yaqut lazerləri, neodim şüşə lazerləri, karbon dioksid lazerləri və qallium arsenid lazerləri istifadə olunur.

Lazer titrəyişinin ölçülməsi:
x
Lazer sürətinin ölçülməsi:
O, həmçinin Doppler prinsipinə əsaslanan lazer sürətinin ölçülməsi üsuludur. Külək tunelinin hava axınının sürətini, raket yanacağının axınının sürətini, təyyarə reaktiv hava axınının sürətini, atmosfer küləyinin sürətini və hissəcik ölçüsünü və kimyəvi reaksiyalarda yaxınlaşma sürətini və s.