Laser sentsorearen printzipioa eta aplikazioa

Laser sentsoreak neurtzeko laser teknologia erabiltzen duten sentsoreak dira. Laser batek, laser detektagailu batek eta neurketa-zirkuitu batek osatzen dute. Laser sentsorea neurtzeko tresna mota berri bat da. Bere abantailak dira kontakturik gabeko distantzia luzeko neurketa, abiadura azkarra, doitasun handia, sorta handia, argiaren aurkako eta interferentzia elektrikoen gaitasun sendoa, etab.
Argia eta laserrak Laserrak 1960ko hamarkadan sortu ziren lorpen zientifiko eta teknologiko esanguratsuenetako bat izan ziren. Azkar garatu da eta oso erabilia izan da hainbat alderditan, hala nola defentsa nazionala, ekoizpena, medikuntza eta neurketa ez-elektrikoetan. Argi arrunta ez bezala, laser bat laser batek sortu behar du. Laserraren lanerako substantziarako, baldintza normaletan, atomo gehienak energia baxuko maila egonkor batean daude E1. Maiztasun egokiko kanpoko argiaren eraginez, energia-maila baxuko atomoek fotoi-energia xurgatzen dute eta E2 energia-maila altuko trantsizioa egiten dute. Fotoiaren energia E=E2-E1=hv, non h Planck-en konstantea den eta v fotoiaren maiztasuna den. Aitzitik, v maiztasuna duen argiaren indukziopean, E2 energia-mailako atomoak energia-maila baxuago batera igaroko dira energia askatzeko eta argia igortzeko, erradiazio estimulatua deritzo. Laserrak lehenik eta behin lan-substantziaren atomoak modu anormalean egiten ditu energia maila altuan (hau da, populazioaren inbertsio-banaketa), eta horrek estimulatutako erradiazio-prozesua nagusi bihur dezake, v maiztasuneko induzitutako argia hobetu eta zeharkatu ahal izateko. ispilu paraleloak Elur-jausi motako anplifikazioa erradiazio estimulatu indartsua sortzeko eratzen da, laser deitzen zaiona.

Laserrek 3 propietate garrantzitsu dituzte:
1. Zuzenbide handia (hau da, zuzenbide handia, argiaren abiaduraren dibergentzia angelu txikia), laser izpiaren hedapen-eremua kilometro gutxi batzuetatik zentimetro gutxira dago;
2. Monokromatikotasun handia, laserren maiztasun zabalera argi arruntarena baino 10 aldiz txikiagoa da;
3. Distira handia, hainbat milioi graduko tenperatura maximoa laser izpien konbergentzia erabiliz sor daiteke.

Laserrak 4 motatan bana daitezke lan-substantziaren arabera:
1. Egoera solidoko laserra: bere laneko substantzia solidoa da. Erabili ohi dira errubi laserrak, neodimioz dopatutako itrio aluminiozko granate laserrak (hau da, YAG laserrak) eta neodimiozko beira laserrak. Gutxi gorabehera egitura bera dute, eta txikiak, sendoak eta potentzia handikoak dira. Neodimiozko beirazko laserrak dira gaur egun pultsuen irteera potentzia handiena duten gailuak, hamarnaka megawattetara iristen direnak.
2. Gas laserra: bere lan-substantzia gasa da. Gaur egun, hainbat gas atomo, ioi, metal lurruna, gas molekula laserrak daude. Gehien erabiltzen dira karbono dioxidoaren laserrak, heliozko neoi laserrak eta karbono monoxidoaren laserrak, deskarga-hodi arrunten itxura dutenak, eta irteera egonkorra, monokromatiko ona eta bizitza luzea dute, baina potentzia txikia eta bihurtze-eraginkortasun txikia dute.
3. Laser likidoa: kelate laser, laser likido ez-organiko eta koloratzaile organikoen laser artean bana daiteke, horien artean garrantzitsuena tindagai organikoa da, bere ezaugarririk handiena uhin-luzera etengabe erregulagarria dela da.
4. Laser erdieroalea: laser nahiko gaztea da, eta helduena GaAs laserra da. Eraginkortasun handia, tamaina txikia, pisu arina eta egitura sinplea ditu, eta egokia da hegazkinetan, gerraontzietan, tankeetan eta infanterian garraiatzeko. Telemetro eta ikusgarri bihur daitezke. Hala ere, irteerako potentzia txikia da, norabidea eskasa da eta giro-tenperaturak asko eragiten du.

Laser sentsoreen aplikazioak
Laserraren zuzentasun handiko, monokromatiko handiko eta distira handiko ezaugarriak erabiliz, kontaktu gabeko distantzia luzeko neurketa egin daiteke. Laser sentsoreak luzera, distantzia, bibrazioa, abiadura eta orientazioa bezalako kantitate fisikoak neurtzeko erabiltzen dira, baita kutsatzaile atmosferikoen akatsak hautemateko eta kontrolatzeko ere.
Laser luzera neurtzea:
Luzeraren neurketa zehatza zehaztasun-makineria fabrikatzeko industrian eta prozesatzeko optikoko industrian funtsezko teknologietako bat da. Luzeraren neurketa modernoa gehienbat argi-uhinen interferentzia-fenomenoa erabiliz egiten da, eta haren zehaztasuna argiaren monokromatikotasunaren araberakoa da batez ere. Laser argi-iturri idealena da, iraganeko argi-iturri monokromatiko onena (kripton-86 lanpara) baino 100.000 aldiz puruagoa. Hori dela eta, laserren luzera neurtzeko tartea handia da eta doitasuna handia da. Printzipio optikoaren arabera, argi monokromatikoaren L luzera maximo neurgarriaren, λ uhin-luzeraren eta δ lerro espektralaren zabaleraren arteko erlazioa L=λ/δ da. Krypton-86 lanpara batekin neurtu daitekeen gehieneko luzera 38,5 cm-koa da. Objektu luzeagoetarako, ataletan neurtu behar da, eta horrek zehaztasuna murrizten du. Helio-neoi gas laser bat erabiltzen bada, hamarnaka kilometro neur ditzake. Orokorrean neurtu luzera metro gutxiren buruan, eta bere zehaztasuna 0,1 mikrara irits daiteke.
Laser sorta:
Bere printzipioa irrati-radarraren berbera da. Laserra helburura zuzendu eta jaurti ondoren, joan-etorriko denbora neurtzen da, eta gero biderkatu egiten da argiaren abiaduraz joan-etorriko distantzia lortzeko. Laserrak zuzentasun handiko, monokromatiko handiko eta potentzia handiko abantailak dituelako, hauek oso garrantzitsuak dira distantzia luzeak neurtzeko, xedearen orientazioa zehazteko, sistema hartzailearen seinale-zarata erlazioa hobetzeko eta neurketaren zehaztasuna bermatzeko. . gero eta arreta handiagoa jaso zuen. Laser telemetroan oinarrituta garatutako lidarrak distantzia neurtu ez ezik, helburuaren azimutua, abiadura eta azelerazioa ere neur ditzake. Radar, 500 eta 2000 kilometro bitartekoa, errorea metro gutxi batzuk besterik ez dira. Gaur egun, errubizko laserrak, neodimiozko beirazko laserrak, karbono dioxidozko laserrak eta galio arseniurozko laserrak erabili ohi dira laser-telemetroetarako argi-iturri gisa.

Laser bibrazioen neurketa:
x
Laser abiadura neurtzea:
Doppler printzipioan oinarritutako laser abiadura neurtzeko metodoa ere bada. Laser Doppler fluxumetroa (ikusi laser fluxumetroa) gehiago erabiltzen da, eta horrek haize-tunelaren aire-fluxuaren abiadura, suziriaren erregai-fluxuaren abiadura, hegazkinaren aire-fluxuaren abiadura, atmosferako haizearen abiadura eta partikulen tamaina eta konbergentzia-abiadura erreakzio kimikoetan neur ditzake, etab.