激(jī)光技術用於(yú)檢測工作主(zhǔ)要是利用激光的優異特(tè)性,將它作為光源,配以相應的光電元件來實現的(de)。它具有精度高、測量範圍大、檢測時間短、非接觸式等(děng)優點,常用於測量長度、位移、速度、振動(dòng)等參數。當測定(dìng)對象物受到(dào)激(jī)光照射時,激光的某些特性會發生變化,通過測定其響應如強度、速(sù)度或種類等,就可(kě)以知道測定物的(de)形狀、物理、化學特征,以(yǐ)及他們的變化量。響應種類有:光、聲、熱,離子,中性粒子等生成物的釋放,以及(jí)反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、頻率、偏振光方向以及(jí)傳(chuán)播方(fāng)向等的變化。
激光測距
激光測距的基本原理(lǐ)是(shì):將光速為 C 的激光射向被測目(mù)標,測量它返回的時(shí)間,由此求得激(jī)光器與被測目標間的距離 d 。
即(jí):d=ct/2
式中t—激光發出與(yǔ)接收到返回(huí)信號之間的時間間隔(gé)。可見這種激光測距的精度取決於測時精(jīng)度。由於它(tā)利(lì)用的(de)是脈衝激光束,為了提高精度(dù),要求(qiú)激光脈衝寬度窄,光接收器(qì)響應速度快。所以,遠(yuǎn)距離測量常用輸出功率較大的(de)固體激光(guāng)器與二氧(yǎng)化碳激光器作為激光源;近(jìn)距離測(cè)量則用(yòng)砷化镓半導體激光器作為(wéi)激光源。
激光測長
從光(guāng)學原理可知,單(dān)色光的最大可測長度L與光源波長(zhǎng)λ和譜線寬度Δλ的關係用普通單色光源(yuán)測量,最(zuì)大可測長度78cm。若被測對(duì)象(xiàng)超過78cm,就須分段測(cè)量,這將降低測量精度。若用(yòng)氦氖激光器作光源(yuán),則最大可測長度可達幾十公裏。通常測長(zhǎng)範圍不超過10m,其測量精度可保證在0.1μm以內。
激光幹涉測(cè)量
激光幹涉測量的原理是利用激光的特性-相幹性,對相(xiàng)位變化的信息進(jìn)行(háng)處(chù)理。由於光(guāng)是一種高頻(pín)電(diàn)磁波,直接觀測其相(xiàng)位的變化比較困難,因(yīn)此使用幹涉技術將相位差變換為光強的變化,觀測起來就容易的多。通常利用基準反射麵的參照光和觀測物(wù)體反射的觀測光產生的(de)幹涉,或者是參照光和通過觀測物體後相位發生變化的光之間的幹(gàn)涉,就可以非接觸地測量被測物體的距(jù)離(lí)以及物體的大小,形狀等,其測量精(jīng)度(dù)達到光(guāng)的波長量級。因為光的波長非(fēi)常短,所(suǒ)以測量精度相當高。
激光雷達
激光雷達是用於向空中發射激光束,並(bìng)對其散射信號光進(jìn)行分析與處理,以獲知空氣中(zhōng)的懸浮分子的種類和數(shù)量(liàng)以及距離,利用短脈衝激光,可以按時間序列(liè)觀測每個脈衝所包含的信息,即可獲得對象物質的三維空間分布及其移動速度、方(fāng)向等方(fāng)麵的信息。如果使(shǐ)用皮秒級的脈衝激光,其(qí)空間(jiān)分辨率可以達到 10cm以下。激光照射在物體上後,會發生散射(shè),按照(zhào)光子能量是否發生變化,散射分為彈性散射和非彈性散射兩種類型。彈性散射又有瑞利散射和米氏散射之分(fèn)。相對於激光波長而言,散射體的尺寸非常小時,稱為瑞利散射;與激光波長相當的散(sàn)射(shè),稱之為米氏散射。瑞利(lì)散(sàn)射強(qiáng)度與照射(shè)激光波長的四(sì)次方成反比,所以,通過改變波長的測量方式就可以和米氏散射區別開。相(xiàng)應地,非彈性散射也有拉曼散射和布裏淵散射兩種。拉曼散射是指光遇(yù)到原子或分子發生散射時,由於散射體的固有振動以及回轉能和能量的交換,致使散射光的(de)頻率發生變化的現象。拉(lā)曼散射所表現出的特征,因組(zǔ)成物質的分子結構的不同而不同(tóng),因此,將接收的散射光譜進行(háng)分光,通過光譜分析法可以很容易鑒定分子種類。所以,通過測量散射(shè)光,就可以測定空氣(qì)中是(shì)否有亂氣流(米氏散射),以及CO、NO等各種大氣汙染物的種類及數(shù)量(拉曼散射)。由(yóu)此可見,激光(guāng)雷達(dá)技術在解決環境問題方麵占(zhàn)據著舉足輕重的(de)位置(zhì)。