激光技術和激光器是20世紀60年代最重要的科學技術之一。隨著激光技術和應用的快速發(fā)展，光電子、信息光學、激光光譜、非線性光學、超快激光、量子光學、光纖光學、導波光學、激光醫(yī)學、激光生物學、激光化學等多個學科相結合，產(chǎn)生了新的交叉學科。這些交叉技術和新學科的出現(xiàn)，使得激光器的應用范圍幾乎擴展到國民經(jīng)濟的所有領域。
激光器傳感原理
激光傳感器是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是一種新型的檢測儀器，具有速度快、精度高、測量范圍大、抗光、電干擾能力強等優(yōu)點。
與普通光不同，激光需要由激光產(chǎn)生。在正常情況下，大多數(shù)激光工作物質(zhì)的原子處于穩(wěn)定的低能級E1中，在適當頻率的外部光線作用下，低能級原子吸收光子能量并轉(zhuǎn)移到高能級E2中。光子能量E=E2-E1=hv，h是普朗克常數(shù)，v是光子頻率。相反，在頻率為V的光線的誘發(fā)下，能級E2的原子會遷移到低能級，釋放能量，發(fā)光，這就是所謂的激光輻射。首先，激光器使工作物質(zhì)的大部分原子異常處于高能水平(即粒子數(shù)量的反轉(zhuǎn)分布)，從而增強頻率為V的誘發(fā)光，通過平行反射鏡可以產(chǎn)生山崩式的放大作用，從而產(chǎn)生較大的激光輻射，簡稱激光。
激光器有三個重要特性。
(1)高方向性(即高定向性，光速發(fā)散角小)，激光束在幾公里外的擴展范圍只有幾厘米。
(2)單色性高，激光總寬度比普通光小10倍以上。
(3)高亮度，利用激光束聚集最高可以產(chǎn)生數(shù)百萬度的溫度。
激光傳感器的兩個主要原理原理
無接觸遠距離測量可以通過激光的高方向性、高單色性和高亮度來實現(xiàn)。激光傳感器常用于測量長度、距離、振動、速度、方位等物理量，也可用于檢測和監(jiān)測空氣污染物。總之，激光傳感器的應用領域越來越普遍。以下是激光傳感器的兩個主要原理和應用。
1、激光器位移傳感器
激光位移傳感器可以利用激光的高方向性、高單色性和高亮度實現(xiàn)無接觸遠程測量。激光位移傳感器(磁性伸縮位移傳感器)是由激光的這些優(yōu)點制成的新型檢測儀器。它的出現(xiàn)大大提高了位移測量的精度和可靠性，也為非接觸位移測量帶來了有效的測量方法。
兩種測量原理激光位移傳感器?
激光三角法測量原理(1)
半導體激光器1被鏡頭2聚焦到被測物體6。鏡頭3收集折射光，投射到CCD陣型4上;信號轉(zhuǎn)換器5通過三角函數(shù)計算陣型4上的光斑位置來獲得與物體的距離。
激光發(fā)射器通過鏡頭將紅色激光發(fā)射到材料表面，通過接收器鏡頭通過物體反射的激光被內(nèi)部CCD線性相機接受。根據(jù)不同的距離，CCD線性相機可以從不同的角度“看到”這個斑點。數(shù)字信號處理器可以根據(jù)激光和相機之間的距離從這個角度計算傳感器和被測物體之間的距離。
同時，光束通過模擬和數(shù)字電路處理接收器件的位置，通過微控制器分析計算相應的輸出值，并按比例在客戶設置的模擬窗口中導出標準數(shù)據(jù)信號。如果使用開關量輸出，將在設置的窗口內(nèi)部導入，并在窗口之外截至。此外，模擬量和開關量輸出可以設置單獨的檢查窗口。
激光回波分析法的測量原理?
激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離，可以達到一定的精度。傳感器內(nèi)部由Cpu模塊、回波控制部件、激光發(fā)射器、激光接收器等部件組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射100萬個脈沖到檢測物體，然后返回到接收器。Cpu計算激光脈沖接觸檢測物體并返回接收器所需的時間，從而計算距離值。輸出值是平均導出上千個測量結果。
2、激光器測距傳感器
激光測距傳感器的原理與無線雷達相同。激光對準目標發(fā)射后，測量其往返時間，然后乘以光速獲得往返距離。激光測距儀越來越受到重視，因為它具有方向性高、單色性高、功率大的優(yōu)點，這些優(yōu)點是測量長距離、判斷目標方向、提高接受系統(tǒng)的性噪比、保證測量精度。
激光器測距傳感器原理
激光測距實際上是一種主動光學檢測方法。主動光學檢測的探測機制是:波束通過探測器向目標發(fā)射(在光學檢測中，通常是紅外線或可見光)，波束通過目標表面放射產(chǎn)生回波信號。被測信息直接或簡單地包含在回波信號中。接收和信號處理系統(tǒng)通過接收和分析回波信號來測量被測。
其工作原理如下:人機操作傳輸測距指令，激光脈沖從激光器傳輸，少量能量通過分束直接作為參考脈沖傳輸?shù)矫}沖采集系統(tǒng)。作為計時的起點，啟動數(shù)顯式測距記時器開始計時:另一部分由映射棱鏡放射到目標。一般發(fā)射前端有望遠光學系統(tǒng)，以減少發(fā)射光束的發(fā)散角，增加光能表面的密度，增加工作距離，減少背景和周圍非目標對象的影響。達到目標的部分激光束被表面漫反射回到測距儀;然后通過接收物鏡和光學濾波器進行測量。
在公式(1)中，C是光速。圖3中，濾光片和光圈可以減少背景和雜閃光的影響，減少探測器輸出信號中的背景噪聲。根據(jù)公式(1)，脈沖測距精度照片可以表示為:
從公式(2)可以看出，脈沖激光測距系統(tǒng)的測距精度照片直接由系統(tǒng)處理的時間間隔精度照片決定。
獨特的激光傳感器
激光傳感器可以用于其他技術無法應用的地方。例如，當目標非常接近時，一般來自目標折射光的光電傳感器也可以完成大量的精確位置檢測任務。然而，當目標距離較遠或目標顏色發(fā)生變化時，普通光電傳感器很難處理。
雖然先進的背景噪聲抑制傳感器和三角測量傳感器可以在目標顏色變化的情況下更好地工作，但當目標視角不固定或目標太亮時，其性能的可預測性會下降。此外，一般光電三角測量傳感器的測量范圍僅限于0.5m。雖然超聲波傳感器經(jīng)常用來檢測距離較遠的物體，但不受顏色變化的影響，因為它不是光學設備。但是超聲波傳感器是根據(jù)聲速測量距離的，所以有一些固有的缺點，不能用在以下地方。
1、被測目標與傳感器換能器不垂直的地方。
因為超聲檢測的目標必須與傳感器垂直方向傾角不超過10個?！憬侵畠?nèi)。
2、在離開傳感器2m遠的地方，需要光束直徑非常小的地方。由于超聲波束的直徑為0.76cm。
3、需能看到光斑進行位置校正的地方。
4、多風的地方。
5、真空場所。
6、在這種情況下，溫度場較大的地方遙會引起聲速的變化。
7、需要快速響應的地方
而且激光傳感器可以解決上述所有場合的檢驗。
機械制造業(yè)中激光傳感器的應用
激光器的作用主要包括激光測長
