項(xiàng)目八光學(xué)尺寸檢測任務(wù)8.2產(chǎn)品定位控制激光傳感器測位移激光傳感器測直徑激光傳感器測距離激光傳感器測粉塵激光傳感器測速度激光傳感器激光傳感器按工作物質(zhì)分類：固體激光器：它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器(即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同，特點(diǎn)是小而堅固、功率高，釹玻璃激光器是脈沖輸出功率最高的器件，已達(dá)到數(shù)十兆瓦。氣體激光器：它的工作物質(zhì)為氣體。現(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器，其形狀如普通放電管，特點(diǎn)是輸出穩(wěn)定，單色性好,壽命長,但功率較小，轉(zhuǎn)換效率較低。液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器，其中最重要的是有機(jī)染料激光器，它的最大特點(diǎn)是波長連續(xù)可調(diào)。半導(dǎo)體激光器：它是較年輕的一種激光器，其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，適宜于在飛機(jī)、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶。可制成測距儀和瞄準(zhǔn)器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。激光傳感器激光測距（測長）傳感器激光測長傳感器精密測量長度是精密機(jī)械制造工業(yè)和光學(xué)加工工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)代長度計量多是利用光波的干涉現(xiàn)象來進(jìn)行的，其精度主要取決于光的單色性的好壞。激光是最理想的光源，它比以往最好的單色光源（氪-86燈）還純10萬倍。氪－86燈可測最大長度為38.5厘米，對于較長物體就需分段測量而使精度降低。氦氖氣體激光器，則最大可測幾十公里。一般測量數(shù)米之內(nèi)的長度，其精度可達(dá)0.1微米。激光測長的量程大、精度高。激光測距傳感器先由激光二極管對準(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。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標(biāo)距離。工作原理飛機(jī)飛行高度確定保護(hù)液壓成型沖模二軸起重機(jī)定位汽車防撞檢測車流量應(yīng)用激光多普勒測振儀（LDV）它基于多普勒原理測量物體的振動速度。多普勒原理：若波源或接收波的觀察者相對于傳播波的媒質(zhì)而運(yùn)動，那么觀察者所測到的頻率不僅取決于波源發(fā)出的振動頻率而且還取決于波源或觀察者的運(yùn)動速度的大小和方向。所測頻率與波源的頻率之差稱為多普勒頻移。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(jìn)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(jìn)行光電檢測，用頻率跟蹤器來處理多普勒信號。它的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是測量過程受其他雜散光的影響較大。激光多普勒測振儀（LDV）激光測振儀的核心是一臺高精密激光干涉儀和一臺信號處理器。高精密激光干涉儀內(nèi)的激光器發(fā)出的偏振光（設(shè)頻率為F0）由分光鏡分成兩路，一路作為測量光，一路作為參考光。參考光通過聲光調(diào)制器具有一定頻移（F），測量光聚焦到被測物體表面，物體振動引起測量光多普勒頻移（f=2v/λ）。系統(tǒng)收集反射光并與參考光匯聚在傳感器上，這樣兩束光在傳感器表面產(chǎn)生干涉，干涉信號的頻率為F0+F+f，攜帶了被測物體的振動信息，信號處理器將頻率信號轉(zhuǎn)換為物體振動的速度和位移信號。激光多普勒測振儀（LDV）激光探測器氦氖激光器被測量物體光學(xué)透鏡布拉格電池石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器激光多普勒測振儀（LDV）航空航天–LDV被用作飛機(jī)零部件的無損檢查工具。聲學(xué)–LDV是揚(yáng)聲器設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)工具，也已用于診斷樂器的性能。建筑–LDV被用于橋梁和結(jié)構(gòu)的振動測試。汽車–LDV已在許多汽車應(yīng)用中得到廣泛使用，例如結(jié)構(gòu)動力學(xué)，制動診斷，噪聲，振動和粗糙度（NVH）的量化，精確速度的測量。生物–LDV已用于多種應(yīng)用，例如耳膜診斷和昆蟲傳播。校準(zhǔn)–由于LDV測量的運(yùn)動可以直接根據(jù)光的波長進(jìn)行校準(zhǔn)，因此它們經(jīng)常用于校準(zhǔn)其他類型的傳感器。硬盤驅(qū)動器診斷–LDV已廣泛用于硬盤驅(qū)動器分析中，尤其是在磁頭定位領(lǐng)域。牙科設(shè)備-LDV在牙科行業(yè)中用于測量潔牙機(jī)的振動信號，以提高振動質(zhì)量。地雷檢測–LDV在檢測掩埋的地雷方面顯示出巨大的希望。該技術(shù)使用諸如揚(yáng)聲器之類的音頻源來激勵地面，從而使LDV用來測量地面振動的幅度，從而使地面振動很小。埋在地下的地雷上方的區(qū)域在地雷-土壤系統(tǒng)的共振頻率下顯示出更高的地速。已經(jīng)證明了使用單光束掃描LDV，LDV陣列和多光束LDV進(jìn)行地雷檢測。安全性–LDV作為非接觸式振動傳感器，具有遠(yuǎn)程語音采集的能力。借助視覺傳感器（攝像機(jī)），可以選擇發(fā)生音頻事件的環(huán)境中的各種目標(biāo)作為反射表面，以通過LDV收集聲信號。LDV的性能在很大程度上取決于場景中選定目標(biāo)（表面）的振動特性，激光束發(fā)射并從中返回。激光多普勒測振儀（LDV）激光多普勒流速計用途測量風(fēng)洞氣流速度、火箭燃料流速、飛行器噴射氣流流速、大氣風(fēng)速和化學(xué)反應(yīng)中粒子的大小及匯聚速度等。利用多普勒效應(yīng)和光外差技術(shù)來測量流速的儀表，當(dāng)激光照射到流動中的粒子時，粒子散射光產(chǎn)生的多普勒頻移與粒子運(yùn)動速度成止比。工作原理1、3分速器2反射鏡4透鏡5、流體管道6、窗口激光多普勒流量計利用激光器發(fā)射出的光，經(jīng)聚焦后照射在含粒子的流動流體上，根據(jù)多普勒效應(yīng)，散射光(信號光)的頻率與未經(jīng)散射光(參比光)的頻率之間發(fā)生頻移，兩束光經(jīng)光電倍增管混頻后輸出一個交流信號。該信號輸入到頻率跟蹤器內(nèi)進(jìn)行處理，獲得與多普勒頻率fD相對應(yīng)的模擬電壓信號。測出fD的值，即可得到運(yùn)動粒子的速度值，從而獲得被測流體的流速，由流體的流速可以求出流體的流量。多普勒頻率差fD與運(yùn)動粒子流速v的關(guān)系式為

式中λ——入射波波長；θ——兩束入射光夾角工作原理激光流量計激光流量計分為非自動對準(zhǔn)式和自動對準(zhǔn)式兩種。非自動對準(zhǔn)式的激光器發(fā)出平行光束,經(jīng)透鏡L1聚焦到被測流體區(qū)域。未被散射的光線經(jīng)反射鏡到達(dá)分光鏡與散射光線混合后到達(dá)檢測器。這種設(shè)計的光學(xué)系統(tǒng)需要嚴(yán)格對準(zhǔn)，使散射光線與未散射光線保持平行。自動對準(zhǔn)式的激光器設(shè)計完全消除了兩束光線的嚴(yán)格對準(zhǔn)問題。激光器的