雷射傳感器是利用雷射技術進行測量的傳感器。它由雷射器、雷射檢測器和測量電路組成。雷射傳感器是新型測量儀表，它的優點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電幹擾能力強等。光和雷射器雷射是20世紀60年代出現的最重大的科學技術成就之一。它發展迅速已廣泛應用於國防、生產、醫學和非電測量等各方面。雷射與普通光不同，需要用雷射器產生。雷射器的工作物質，在正常狀態下，多數原子處於穩定的低能級E1,在適當頻率的外界光線的作用下，處於低能級的原子吸收光子能量受激發而躍遷到高能級E2。光子能量E=E2-E1=hv，式中h為普朗克常數，v為光子頻率。反之，在頻率為v的光的誘發下，處於能級E2的原子會躍遷到低能級釋放能量而發光，稱為受激輻射。雷射器首先使工作物質的原子反常地多數處於高能級（即粒子數反轉分布），就能使受激輻射過程佔優勢，從而使頻率為v的誘發光得到增強,並可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產生強大的受激輻射光，簡稱雷射。①高方向性（即高定向性，光速發散角小），雷射束在幾公裡外的擴展範圍不過幾釐米；③高亮度，利用雷射束會聚最高可產生達幾百萬度的溫度。①固體雷射器：它的工作物質是固體。常用的有紅寶石雷射器、摻釹的釔鋁石榴石雷射器(即YAG雷射器)和釹玻璃雷射器等。它們的結構大致相同，特點是小而堅固、功率高，釹玻璃雷射器是目前脈衝輸出功率最高的器件，已達到數十兆瓦。②氣體雷射器：它的工作物質為氣體。現已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子雷射器。常用的有二氧化碳雷射器、氦氖雷射器和一氧化碳雷射器，其形狀如普通放電管，特點是輸出穩定，單色性好,壽命長,但功率較小，轉換效率較低。③液體雷射器:它又可分為螯合物雷射器、無機液體雷射器和有機染料雷射器，其中最重要的是有機染料雷射器，它的最大特點是波長連續可調。④半導體雷射器：它是較年輕的一種雷射器，其中較成熟的是砷化鎵雷射器。特點是效率高、體積小、重量輕、結構簡單，適宜於在飛機、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶。可製成測距儀和瞄準器。但輸出功率較小、定向性較差、受環境溫度影響較大。利用雷射的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。雷射傳感器常用於長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用於探傷和大氣汙染物的監測等。精密測量長度是精密機械製造工業和光學加工工業的關鍵技術之一。現代長度計量多是利用光波的幹涉現象來進行的，其精度主要取決於光的單色性的好壞。雷射是最理想的光源，它比以往最好的單色光源（氪-86燈）還純10萬倍。因此雷射測長的量程大、精度高。由光學原理可知單色光的最大可測長度L與波長λ和譜線寬度δ之間的關係是L=λ/δ。用氪－86燈可測最大長度為38.5釐米，對於較長物體就需分段測量而使精度降低。若用氦氖氣體雷射器，則最大可測幾十公裡。一般測量數米之內的長度，其精度可達0.1微米。它的原理與無線電雷達相同，將雷射對準目標發射出去後，測量它的往返時間，再乘以光速即得到往返距離。由於雷射具有高方向性、高單色性和高功率等優點，這些對於測遠距離、判定目標方位、提高接收系統的信噪比、保證測量精度等都是很關鍵的，因此雷射測距儀日益受到重視。在雷射測距儀基礎上發展起來的雷射雷達不僅能測距，而且還可以測目標方位、運運速度和加速度等，已成功地用於人造衛星的測距和跟蹤，例如採用紅寶石雷射器的雷射雷達，測距範圍為500～2000公裡,誤差僅幾米。目前常採用紅寶石雷射器、釹玻璃雷射器、二氧化碳雷射器以及砷化鎵雷射器作為雷射測距儀的光源。它基於都卜勒原理測量物體的振動速度。都卜勒原理是指：若波源或接收波的觀察者相對於傳播波的媒質而運動，那麼觀察者所測到的頻率不僅取決于波源發出的振動頻率而且還取決于波源或觀察者的運動速度的大小和方向。所測頻率與波源的頻率之差稱為都卜勒頻移。在振動方向與方向一致時多普頻移fd=v/λ，式中v為振動速度、λ為波長。在雷射都卜勒振動速度測量儀中，由於光往返的原因，fd=2v/λ。這種測振儀在測量時由光學部分將物體的振動轉換為相應的都卜勒頻移,並由光檢測器將此頻移轉換為電信號,再由電路部分作適當處理後送往都卜勒信號處理器將都卜勒頻移信號變換為與振動速度相對應的電信號，最後記錄於磁帶。這種測振儀採用波長為6328埃(┱)的氦氖雷射器，用聲光調製器進行光頻調製，用石英晶體振蕩器加功率放大電路作為聲光調製器的驅動源，用光電倍增管進行光電檢測，用頻率跟蹤器來處理都卜勒信號。它的優點是使用方便，不需要固定參考系,不影響物體本身的振動,測量頻率範圍寬、精度高、動態範圍大。缺點是測量過程受其他雜散光的影響較大。它也是基都卜勒原理的一種雷射測速方法,用得較多的是雷射都卜勒流速計(見雷射流量計),它可以測量風洞氣流速度、火箭燃料流速、飛行器噴射氣流流速、大氣風速和化學反應中粒子的大小及匯聚速度等。
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