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《激光測(cè)距原理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、激光在大氣中的傳播及應(yīng)用激光的應(yīng)用，按照激光探頭是否與激光作用的物質(zhì)接觸，分為接觸式和非接觸式兩種工作模式。激光應(yīng)用的領(lǐng)域，主要有工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個(gè)領(lǐng)域。激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識(shí)別物體等的一門(mén)技術(shù)，傳統(tǒng)應(yīng)用最大的領(lǐng)域?yàn)榧す饧庸ぜ夹g(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門(mén)學(xué)科的一門(mén)綜合技術(shù)激光傳感器所能解決其它技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題：激光傳感器可用于其它技術(shù)無(wú)法應(yīng)用的場(chǎng)合。例如，當(dāng)目標(biāo)很近時(shí)，計(jì)算來(lái)自目標(biāo)反射光的普通光電傳感器
2、也能完成大量的精密位置檢測(cè)任務(wù)。但是，當(dāng)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)內(nèi)或目標(biāo)顏色變化時(shí)，普通光電傳感器就難以應(yīng)付了。雖然先進(jìn)的背景噪聲抑制傳感器和三角測(cè)量傳感器在目標(biāo)顏色變化的情況下能較好地工作，但是，在目標(biāo)角度不固定或目標(biāo)太亮?xí)r，其性能的可預(yù)測(cè)性變差。此外，普通光電三角測(cè)量傳感器一般量程只限于0.5m以?xún)?nèi)。超聲波傳感器雖然也經(jīng)常用于檢測(cè)距離較遠(yuǎn)的物體，而且由于它不是光學(xué)裝置，所以不受顏色變化的影響。但是，超聲波傳感器是依據(jù)聲速測(cè)量距離的，因此存在一些固有的缺點(diǎn)，不能用于以下場(chǎng)合。（1）待測(cè)目標(biāo)與傳感器的換能器不相垂直的場(chǎng)合。因?yàn)槌暡z測(cè)的目標(biāo)必須處于與傳感
3、器垂直方位偏角不大于10°角以?xún)?nèi)。（2）需要光束直徑很小的場(chǎng)合。因?yàn)橐话愠暡ㄊ陔x開(kāi)傳感器2m遠(yuǎn)時(shí)直徑為0.76cm。（3）需要可見(jiàn)光斑進(jìn)行位置校準(zhǔn)的場(chǎng)合。（4）多風(fēng)的場(chǎng)合。（5）真空?qǐng)龊?。?）溫度梯度較大的場(chǎng)合。因?yàn)檫@種情況下會(huì)造成聲速的變化。（7）需要快速響應(yīng)的場(chǎng)合。而激光傳感器能解決上述所有場(chǎng)合的檢測(cè)。本文主要講述激光在大氣中的傳播及激光的測(cè)距和制導(dǎo)應(yīng)用。空氣中的各種微粒都會(huì)對(duì)在其中傳播的光產(chǎn)生或吸收、或反射、或折射等情況，從而使光通過(guò)時(shí)發(fā)生衰減，這種衰減因光波波長(zhǎng)不同會(huì)有差別（例如普通玻璃對(duì)紫外線的衰減就較大），激光也是光，同樣會(huì)受
4、到懸浮于空氣中的微粒的影響，當(dāng)微粒越多，或越大時(shí)對(duì)在其中傳播的激光的衰減就越大，如果說(shuō)，光源發(fā)出的光照射到某距離的單位表面上，光線強(qiáng)度幾乎為零時(shí)，該光源的光只能傳到此距離，那么大部分情況下，因光源發(fā)射的光線是發(fā)散的，光照射到的面積與距離的平方成正比，所以即使沒(méi)有其他因素影響，受光照的表面單位面積上光強(qiáng)度與表面離光源的距離的平方成反比，光照度迅速下降，這是一般光源“光傳不遠(yuǎn)”的主要原因；而激光發(fā)生器很容易產(chǎn)生方向性極好，即幾乎平行的光線，“不管照到多遠(yuǎn)，也只照著一樣大的面積”，光照表面光強(qiáng)度幾乎不受距離影響。這使產(chǎn)生“激光比普通光傳播距離遠(yuǎn)”的看
5、法?；蛟S可以說(shuō)，平行光使光能集中前進(jìn)，所以比能量向四面八方的光線走得更遠(yuǎn)。激光測(cè)距（laserdistancemeasuring）是以激光器作為光源進(jìn)行測(cè)距。根據(jù)激光工作的方式分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。氦氖、氬離子、氪鎘等氣體激光器工作于連續(xù)輸出狀態(tài)，用于相位式激光測(cè)距；雙異質(zhì)砷化鎵半導(dǎo)體激光器，用于紅外測(cè)距；紅寶石、釹玻璃等固體激光器，用于脈沖式激光測(cè)距。激光測(cè)距儀由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，加上電子線路半導(dǎo)體化集成化，與光電測(cè)距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測(cè)距精度，顯著減少重量和功耗，使測(cè)量到人造地球衛(wèi)星、月球等遠(yuǎn)目標(biāo)的距
6、離變成現(xiàn)實(shí)。激光測(cè)距的原理與無(wú)線電雷達(dá)相同，將激光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去后，測(cè)量它的往返時(shí)間，再乘以光速即得到往返距離。由于激光具有高方向性、高單色性和高功率等優(yōu)點(diǎn)，這些對(duì)于測(cè)遠(yuǎn)距離、判定目標(biāo)方位、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測(cè)量精度等都是很關(guān)鍵的，因此激光測(cè)距儀日益受到重視。在激光測(cè)距儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的激光雷達(dá)不僅能測(cè)距，而且還可以測(cè)目標(biāo)方位、運(yùn)運(yùn)速度和加速度等，已成功地用于人造衛(wèi)星的測(cè)距和跟蹤，例如采用紅寶石激光器的激光雷達(dá)，測(cè)距范圍為500～2000公里,誤差僅幾米。目前常采用紅寶石激光器、釹玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化鎵激光器作為激光測(cè)距
7、儀的光源。激光測(cè)距儀一般采用兩種方式來(lái)測(cè)量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過(guò)程是這樣的：測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收，測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度是一般是在+/-1米左右。另外，此類(lèi)測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是15米左右。激光制導(dǎo)是60年代才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)。目前已出現(xiàn)激光半主動(dòng)制導(dǎo)和激光駕束制導(dǎo)的空對(duì)地、地對(duì)空導(dǎo)彈以及激光制導(dǎo)航空炸彈。激光駕束和激光半主動(dòng)制導(dǎo)已應(yīng)用于反坦克導(dǎo)彈技術(shù)中。激光制導(dǎo)包括激光尋的制導(dǎo)和激光駕束制導(dǎo)。在激光尋
8、的制導(dǎo)中又包括主動(dòng)尋的制導(dǎo)、半主動(dòng)尋的制導(dǎo)和被動(dòng)尋的制導(dǎo)3種形式。激光制導(dǎo)的基本原理是：用激光器發(fā)射激光束照射目標(biāo),裝于彈體上的激光接收裝置則接收照射
