激光技術(shù)在檢測行業(yè)的應(yīng)用

激光技術(shù)用于檢測工作主要是利用激光的優(yōu)異特性，將它作為光源，配以相應(yīng)的光電元件來實現(xiàn)的。它具有精度高、測量范圍大、檢測時間短、非接觸式等優(yōu)點，常用于測量長度、位移、速度、振動等參數(shù)。當測定對象物受到激光照射時，激光的某些特性會發(fā)生變化，通過測定其響應(yīng)如強度、速度或種類等，就可以知道測定物的形狀、物理、化學(xué)特征，以及他們的變化量。響應(yīng)種類有：光、聲、熱，離子，中性粒子等生成物的釋放，以及反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、頻率、偏振光方向以及傳播方向等的變化。
    ◆激光測距

　　激光測距的基本原理是：將光速為C的激光射向被測目標，測量它返回的時間，由此求得激光器與被測目標間的距離d。即：d＝ct/2  

式中t――激光發(fā)出與接收到返回信號之間的時間間隔�？梢娺@種激光測距的精度取決于測時精度。由于它利用的是脈沖激光束，為了提高精度，要求激光脈沖寬度窄，光接收器響應(yīng)速度快。所以，遠距離測量常用輸出功率較大的固體激光器與二氧化碳激光器作為激光源；近距離測量則用砷化鎵半導(dǎo)體激光器作為激光源。

    ◆激光測長

　　從光學(xué)原理可知，單色光的最大可測長度L與光源波長λ和譜線寬度Δλ的關(guān)系用普通單色光源測量，最大可測長度78cm。若被測對象超過78cm，就須分段測量，這將降低測量精度。若用氦氖激光器作光源，則最大可測長度可達幾十公里。通常測長范圍不超過10m，其測量精度可保證在0.1μm以內(nèi)。

    ◆激光干涉測量

　　激光干涉測量的原理是利用激光的特性－相干性，對相位變化的信息進行處理。由于光是一種高頻電磁波，直接觀測其相位的變化比較困難，因此使用干涉技術(shù)將相位差變換為光強的變化，觀測起來就容易的多。通常利用基準反射面的參照光和觀測物體反射的觀測光產(chǎn)生的干涉，或者是參照光和通過觀測物體后相位發(fā)生變化的光之間的干涉，就可以非接觸地測量被測物體的距離以及物體的大小，形狀等，其測量精度達到光的波長量級。因為光的波長非常短，所以測量精度相當高。

    ◆激光雷達

    激光雷達是用于向空中發(fā)射激光束，并對其散射信號光進行分析與處理，以獲知空氣中的懸浮分子的種類和數(shù)量以及距離，利用短脈沖激光，可以按時間序列觀測每個脈沖所包含的信息，即可獲得對象物質(zhì)的三維空間分布及其移動速度、方向等方面的信息。如果使用皮秒級的脈沖激光，其空間分辨率可以達到 10cm以下。激光照射在物體上后，會發(fā)生散射，按照光子能量是否發(fā)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。相對于激光波長而言，散射體的尺寸非常小時，稱為瑞利散射；與激光波長相當?shù)纳⑸�，稱之為米氏散射。瑞利散射強度與照射激光波長的四次方成反比，所以，通過改變波長的測量方式就可以和米氏散射區(qū)別開。相應(yīng)地，非彈性散射也有拉曼散射和布里淵散射兩種。拉曼散射是指光遇到原子或分子發(fā)生散射時，由于散射體的固有振動以及回轉(zhuǎn)能和能量的交換，致使散射光的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。拉曼散射所表現(xiàn)出的特征，因組成物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)的不同而不同，因此，將接收的散射光譜進行分光，通過光譜分析法可以很容易鑒定分子種類。所以，通過測量散射光，就可以測定空氣中是否有亂氣流（米氏散射），以及CO、NO等各種大氣污染物的種類及數(shù)量（拉曼散射）。由此可見，激光雷達技術(shù)在解決環(huán)境問題方面占據(jù)著舉足輕重的位置。