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這些交叉技術(shù)與新的學(xué)科的出現(xiàn),大大地推動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,使得激光器的應(yīng)用范圍擴展到幾乎國民經(jīng)濟的所有領(lǐng)域。本文主要介紹激光傳感器的原理。激光傳感器工作時,先由激光發(fā)射二極管對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器,被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器,因此它能檢測極其微弱的光信號,并將其轉(zhuǎn)為相應(yīng)的電信號。
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)生大的受激輻射光,簡稱激光。激光具有3 個重要特性。高亮度,利用激光束會聚最高可產(chǎn)生達幾百萬度的溫度。高單色性,激光的頻率寬度比普通光小10 倍以上。高方向性(即高定向性,光速發(fā)散角小),激光束在幾公里外的擴展范圍不過幾厘米。
在激光多普勒振動速度測量儀中,由于光往返的原因,fd =2v/λ。這種測振儀在測量時由光學(xué)部分將物體的振動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多普勒頻移,并由光檢測器將此頻移轉(zhuǎn)換為電信號,再由電路部分作適當(dāng)處理后送往多普勒信號處理器將多普勒頻移信號變換為與振動速度相對應(yīng)的電信號,最后記錄于磁帶。這種測振儀采用波長為6328埃(┱)的氦氖激光器,用聲光調(diào)制器進行光頻調(diào)制,用石英晶體振蕩器加功率放大電路作為聲光調(diào)制器的驅(qū)動源,用光電倍增管進行光電檢測,用頻率跟蹤器來處理多普勒信號。它的優(yōu)點是使用方便,不需要固定參考系,不影響物體本身的振動,測量頻率范圍寬、精度高、動態(tài)范圍大。缺點是測量過程受其他雜散光的影響較大。