ຫຼັກການແລະການນໍາໃຊ້ເຊັນເຊີເລເຊີ

ເຊັນເຊີເລເຊີແມ່ນເຊັນເຊີທີ່ໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີເລເຊີເພື່ອວັດແທກ. ມັນປະກອບດ້ວຍເລເຊີ, ເຄື່ອງກວດຈັບເລເຊີແລະວົງຈອນການວັດແທກ. ເຊັນເຊີເລເຊີເປັນເຄື່ອງມືວັດແທກປະເພດໃໝ່. ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງມັນແມ່ນວ່າມັນສາມາດຮັບຮູ້ການວັດແທກໄລຍະໄກທີ່ບໍ່ຕິດຕໍ່, ຄວາມໄວໄວ, ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ, ລະດັບຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄວາມສາມາດຕ້ານແສງທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະໄຟຟ້າແຊກແຊງ, ແລະອື່ນໆ.
ແສງ ແລະ Lasers Lasers ແມ່ນໜຶ່ງໃນຜົນສຳເລັດທາງວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດທີ່ຈະປະກົດຂຶ້ນໃນຊຸມປີ 1960. ມັນໄດ້ຖືກພັດທະນາຢ່າງໄວວາແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນດ້ານຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການປ້ອງກັນຊາດ, ການຜະລິດ, ການແພດແລະການວັດແທກທີ່ບໍ່ແມ່ນໄຟຟ້າ. ບໍ່ເຫມືອນກັບແສງທໍາມະດາ, laser ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຜະລິດໂດຍ laser. ສໍາລັບສານທີ່ເຮັດວຽກຂອງເລເຊີ, ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂປົກກະຕິ, ປະລໍາມະນູສ່ວນຫຼາຍແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບພະລັງງານຕ່ໍາທີ່ຫມັ້ນຄົງ E1. ພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງແສງສະຫວ່າງພາຍນອກຂອງຄວາມຖີ່ທີ່ເຫມາະສົມ, ປະລໍາມະນູໃນລະດັບພະລັງງານຕ່ໍາດູດເອົາພະລັງງານ photon ແລະມີຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ຈະປ່ຽນໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານສູງ E2. ພະລັງງານ photon E=E2-E1=hv, ບ່ອນທີ່ h ແມ່ນຄົງທີ່ຂອງ Planck ແລະ v ແມ່ນຄວາມຖີ່ຂອງ photon. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ພາຍໃຕ້ການ induction ຂອງແສງທີ່ມີຄວາມຖີ່ v, ປະລໍາມະນູໃນລະດັບພະລັງງານ E2 ຈະຫັນໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານຕ່ໍາເພື່ອປົດປ່ອຍພະລັງງານແລະປ່ອຍແສງສະຫວ່າງ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ radiation ກະຕຸ້ນ. ເລເຊີທໍາອິດເຮັດໃຫ້ປະລໍາມະນູຂອງສານທີ່ເຮັດວຽກຜິດປົກກະຕິໃນລະດັບພະລັງງານສູງ (ຄືການແຜ່ກະຈາຍຂອງປະຊາກອນ inversion), ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ຂະບວນການ radiation ກະຕຸ້ນເດັ່ນ, ດັ່ງນັ້ນແສງສະຫວ່າງ induced ຂອງຄວາມຖີ່ v ໄດ້ຖືກປັບປຸງ, ແລະສາມາດຜ່ານ. ກະຈົກຂະຫນານ ການຂະຫຍາຍປະເພດ avalanche ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນເພື່ອສ້າງຮັງສີກະຕຸ້ນທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າເລເຊີ.

Lasers ມີ 3 ຄຸນສົມບັດທີ່ສໍາຄັນ:
1. High directivity (ວ່າແມ່ນ, directivity ສູງ, divergence ຂະຫນາດນ້ອຍມຸມຂອງຄວາມໄວຂອງແສງ), ໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ beam laser ແມ່ນພຽງແຕ່ສອງສາມຊັງຕີແມັດຫ່າງຈາກສອງສາມກິໂລແມັດ;
2. monochromaticity ສູງ, ຄວາມຖີ່ຄວາມກວ້າງຂອງເລເຊີແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 10 ເທື່ອຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຂອງແສງສະຫວ່າງທໍາມະດາ;
3. ຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ອຸນຫະພູມສູງສຸດຂອງຫຼາຍລ້ານອົງສາສາມາດໄດ້ຮັບການຜະລິດໂດຍການນໍາໃຊ້ convergence laser beam.

ເລເຊີສາມາດແບ່ງອອກເປັນ 4 ປະເພດຕາມການເຮັດວຽກຂອງສານ:
1. Solid-state laser: ສານເຮັດວຽກຂອງມັນແມ່ນແຂງ. ການນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປແມ່ນ lasers ruby, neodymium-doped yttrium lasers ອາລູມິນຽມ garnet (ເຊັ່ນ: lasers YAG) ແລະ lasers ແກ້ວ neodymium. ພວກມັນມີໂຄງສ້າງຄ້າຍຄືກັນ, ແລະມີລັກສະນະເປັນຕົວນ້ອຍ, ແຂງແຮງ, ແລະພະລັງງານສູງ. ເລເຊີແວ່ນ Neodymium ໃນປະຈຸບັນແມ່ນອຸປະກອນທີ່ມີກໍາລັງການຜະລິດກໍາມະຈອນສູງສຸດ, ເຖິງສິບເມກາວັດ.
2. laser ອາຍແກັສ: ສານເຮັດວຽກຂອງມັນແມ່ນອາຍແກັສ. ໃນປັດຈຸບັນມີອາຍແກັສອະຕອມ, ໄອອອນ, ອາຍແກັສໂລຫະ, ເລເຊີໂມເລກຸນອາຍແກັສ. ການນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປແມ່ນ lasers ກາກບອນ dioxide, lasers helium neon ແລະ lasers ກາກບອນ monoxide, ທີ່ມີຮູບຮ່າງຄ້າຍຄືທໍ່ລະບາຍອາກາດທໍາມະດາ, ແລະມີລັກສະນະເປັນຜົນຜະລິດທີ່ຫມັ້ນຄົງ, monochromaticity ດີ, ແລະຊີວິດຍາວ, ແຕ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາແລະປະສິດທິພາບການແປງຕ່ໍາ.
3. ເລເຊີຂອງແຫຼວ: ມັນສາມາດແບ່ງອອກເປັນເລເຊີ chelate, ເລເຊີຂອງແຫຼວອະນົງຄະທາດແລະເລເຊີສີຍ້ອມສີອິນຊີ, ທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດແມ່ນເລເຊີສີຍ້ອມຜ້າອິນຊີ, ຄຸນນະສົມບັດທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງມັນແມ່ນວ່າຄວາມຍາວຂອງຄື້ນແມ່ນສາມາດປັບໄດ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.
4. ເລເຊີ Semiconductor: ມັນເປັນເລເຊີທີ່ຂ້ອນຂ້າງອ່ອນ, ແລະອັນທີ່ແກ່ກວ່າແມ່ນເລເຊີ GaAs. ມັນມີລັກສະນະປະສິດທິພາບສູງ, ຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍ, ນ້ໍາຫນັກເບົາແລະໂຄງສ້າງທີ່ງ່າຍດາຍ, ແລະເຫມາະສົມສໍາລັບການດໍາເນີນເຮືອບິນ, ເຮືອຮົບ, ຖັງແລະ infantry. ສາມາດສ້າງເປັນ rangefinders ແລະ sights. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພະລັງງານຜົນຜະລິດແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ທິດທາງແມ່ນບໍ່ດີ, ແລະມັນໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກອຸນຫະພູມອາກາດລ້ອມຮອບ.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກເຊັນເຊີເລເຊີ
ການນໍາໃຊ້ຄຸນລັກສະນະຂອງທິດທາງສູງ, monochromaticity ສູງແລະຄວາມສະຫວ່າງສູງຂອງເລເຊີສາມາດຮັບຮູ້ການວັດແທກໄລຍະໄກທີ່ບໍ່ຕິດຕໍ່. ເຊັນເຊີເລເຊີມັກຈະໃຊ້ສໍາລັບການວັດແທກປະລິມານທາງກາຍະພາບເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວ, ໄລຍະຫ່າງ, ການສັ່ນສະເທືອນ, ຄວາມໄວ, ແລະທິດທາງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການກວດສອບຂໍ້ບົກພ່ອງແລະການຕິດຕາມມົນລະພິດໃນບັນຍາກາດ.
ການວັດແທກຄວາມຍາວຂອງເລເຊີ:
ການວັດແທກຄວາມຍາວທີ່ຊັດເຈນແມ່ນຫນຶ່ງໃນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສໍາຄັນໃນອຸດສາຫະກໍາການຜະລິດເຄື່ອງຈັກທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາແລະອຸດສາຫະກໍາການປຸງແຕ່ງ optical. ການວັດແທກຄວາມຍາວທີ່ທັນສະໄຫມສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນດໍາເນີນໂດຍການນໍາໃຊ້ປະກົດການແຊກແຊງຂອງຄື້ນແສງສະຫວ່າງ, ແລະຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບ monochromaticity ຂອງແສງສະຫວ່າງ. ເລເຊີເປັນແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດ, ຊຶ່ງເປັນ 100,000 ເທົ່າທີ່ບໍລິສຸດກ່ວາແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ monochromatic ທີ່ດີທີ່ສຸດ (ໂຄມໄຟ krypton-86) ໃນອະດີດ. ດັ່ງນັ້ນ, ລະດັບການວັດແທກຄວາມຍາວຂອງເລເຊີແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຄວາມແມ່ນຍໍາແມ່ນສູງ. ອີງຕາມຫຼັກການ optical, ຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງຄວາມຍາວສູງສຸດທີ່ສາມາດວັດແທກໄດ້ L ຂອງແສງ monochromatic, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ λ ແລະຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນ spectral δ ແມ່ນ L = λ / δ. ຄວາມຍາວສູງສຸດທີ່ສາມາດວັດແທກໄດ້ດ້ວຍໂຄມໄຟ krypton-86 ແມ່ນ 38.5 ຊຕມ. ສໍາລັບວັດຖຸທີ່ຍາວກວ່າ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງມີການວັດແທກໃນສ່ວນຕ່າງໆ, ເຊິ່ງຫຼຸດລົງຄວາມຖືກຕ້ອງ. ຖ້າໃຊ້ເລເຊີອາຍແກັສ helium-neon, ມັນສາມາດວັດແທກໄດ້ເຖິງຫຼາຍສິບກິໂລແມັດ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວການວັດແທກຄວາມຍາວພາຍໃນສອງສາມແມັດ, ແລະຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງມັນສາມາດບັນລຸ 0.1 microns.
ໄລຍະເລເຊີ:
ຫຼັກການຂອງມັນແມ່ນຄືກັນກັບ radar ວິທະຍຸ. ຫຼັງຈາກເລເຊີໄດ້ແນເປົ້າໃສ່ເປົ້າໝາຍ ແລະເປີດຕົວ, ເວລາໄປມາຂອງມັນຖືກວັດແທກ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຄູນດ້ວຍຄວາມໄວຂອງແສງເພື່ອໃຫ້ໄດ້ໄລຍະທາງໄປມາ. ເນື່ອງຈາກວ່າເລເຊີມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງທິດທາງສູງ, monochromaticity ສູງແລະພະລັງງານສູງ, ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍສໍາລັບການວັດແທກໄລຍະໄກ, ການກໍານົດທິດທາງຂອງເປົ້າຫມາຍ, ການປັບປຸງອັດຕາສ່ວນສັນຍານກັບສຽງຂອງລະບົບການຮັບ, ແລະຮັບປະກັນຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການວັດແທກ. . ໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈເພີ່ມຂຶ້ນ. lidar ພັດທະນາບົນພື້ນຖານຂອງ laser rangefinder ບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດວັດແທກໄລຍະທາງ, ແຕ່ຍັງວັດແທກ azimuth, ຄວາມໄວແລະຄວາມເລັ່ງຂອງເປົ້າຫມາຍ. Radar, ຕັ້ງແຕ່ 500 ຫາ 2000 ກິໂລແມັດ, ຄວາມຜິດພາດແມ່ນພຽງແຕ່ສອງສາມແມັດ. ໃນປັດຈຸບັນ, lasers ruby, neodymium lasers ແກ້ວ, lasers ກາກບອນ dioxide ແລະ lasers gallium arsenide ມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງສໍາລັບ laser rangefinders.

ການວັດແທກການສັ່ນສະເທືອນດ້ວຍເລເຊີ:
x
ການ​ວັດ​ແທກ​ຄວາມ​ໄວ Laser​:
ມັນຍັງເປັນວິທີການວັດແທກຄວາມໄວຂອງເລເຊີໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການ Doppler. ເຄື່ອງວັດແທກການໄຫຼວຽນຂອງເລເຊີ Doppler (ເບິ່ງເລເຊີ flowmeter) ຖືກໃຊ້ຫຼາຍ, ເຊິ່ງສາມາດວັດແທກຄວາມໄວຂອງການໄຫຼວຽນຂອງລົມອຸໂມງ, ຄວາມໄວການໄຫຼຂອງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ຄວາມໄວການໄຫຼຂອງອາກາດຂອງເຮືອບິນ, ຄວາມໄວລົມໃນບັນຍາກາດແລະຂະຫນາດຂອງອະນຸພາກແລະຄວາມໄວການລວມຕົວໃນປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ, ແລະອື່ນໆ.