O1D100型(xing)德(de)國(guo)IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)這(zhe)款(kuan)產(chǎn)(chan)品的(de)四個功(gong)能(neng)：
利(li)用(yong)激(ji)光(guang)的(de)高(gao)方(fang)向(xiang)性、高單(dan)色性(xing)和(he)高亮(liang)度(du)等特(te)點(dian)可實(shi)現(xiàn)(xian)無(wu)接觸(chu)遠(yuan)距(ju)離測(ce)量。德國IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)常(chang)用(yong)於(yu)長(chang)度(du)、距(ju)離、振(zhen)動(dong)、速度、方(fang)位(wei)等物(wu)理量的測量，還可用於(yu)探(tan)傷和(he)大氣(qi)汙(wu)染物的監(jiān)測(ce)等。
德(de)國(guo)IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)測(ce)長(chang)
精(jing)密測(ce)量長(chang)度(du)是精(jing)密機(ji)械(xie)制(zhi)造工業(yè)(ye)和(he)光學加(jia)工(gong)工(gong)業(yè)(ye)的(de)關鍵(jian)技(ji)術(shu)之壹?，F(xiàn)(xian)代(dai)長(chang)度(du)計(ji)量多(duo)是利(li)用(yong)光(guang)波的(de)幹(gan)涉(she)現(xiàn)(xian)象(xiang)來進(jin)行的(de)，其精(jing)度主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)光(guang)的單(dan)色性(xing)的(de)好壞。激(ji)光(guang)是理想的光(guang)源(yuan)，它(ta)比(bi)以(yi)往(wang)好的單(dan)色光(guang)源(yuan)（氪(ke)-86燈）還純10萬倍。因此(ci)激(ji)光(guang)測(ce)長(chang)的(de)量程(cheng)大、精(jing)度高。由(you)光學原理可知(zhi)單色光(guang)的(de)最(zui)大可測長(chang)度(du)L與波長(chang)λ和(he)譜線寬(kuan)度(du)δ之間的(de)關系(xi)是L=λ/δ。用(yong)氪(ke)－86燈可測最(zui)大長(chang)度(du)為38.5厘米(mi)，對(dui)於(yu)較(jiao)長(chang)物(wu)體就需(xu)分段(duan)測(ce)量而(er)使精(jing)度降低。若(ruo)用(yong)氦氖氣(qi)體激(ji)光(guang)器(qi)，則最(zui)大可測幾十公裏(li)。壹般(ban)測(ce)量數(shù)(shu)米(mi)之(zhi)內(nèi)的長(chang)度(du)，其精(jing)度可達(da)0.1微米(mi)。
德(de)國(guo)IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)測(ce)距(ju)
它(ta)的原理與(yu)無(wu)線(xian)電(dian)雷達(da)相同，將激(ji)光(guang)對(dui)準(zhun)目(mu)標發(fā)射出去(qu)後(hou)，測(ce)量它(ta)的往(wang)返時(shi)間(jian)，再(zai)乘(cheng)以光(guang)速即得(de)到(dao)往(wang)返距(ju)離。由(you)於(yu)激(ji)光(guang)具(ju)有(you)高方(fang)向(xiang)性、高單(dan)色性(xing)和(he)高功(gong)率(lv)等優(yōu)(you)點(dian)，這些對於(yu)測(ce)遠(yuan)距(ju)離、判(pan)定目(mu)標方位、提高接收系(xi)統(tǒng)的(de)信(xin)噪比(bi)、保(bao)證(zheng)測量精(jing)度等都(dou)是很(hen)關鍵(jian)的，因此(ci)激(ji)光(guang)測(ce)距(ju)儀(yi)日益(yi)受到(dao)重(zhong)視(shi)。在激(ji)光(guang)測(ce)距(ju)儀(yi)基(ji)礎(chu)上(shang)發(fā)展起(qi)來的激(ji)光(guang)雷達(da)不僅能測(ce)距(ju)，而(er)且(qie)還(hai)可以測(ce)目(mu)標方位、運(yun)運(yun)速度和(he)加速度等，已成(cheng)功(gong)地(di)用(yong)於(yu)人(ren)造衛(wèi)星(xing)的測(ce)距(ju)和(he)跟(gen)蹤(zong)，例如采用紅(hong)寶(bao)石激(ji)光(guang)器(qi)的(de)激(ji)光(guang)雷達(da)，測距(ju)範圍為500～2000公裏(li),誤(wu)差(cha)僅幾米(mi)。不(bu)久(jiu)前，真尚(shang)有(you)的研(yan)發(fā)中(zhong)心研(yan)制出的LDM系(xi)列測(ce)距(ju)傳感器(qi)，可以在數(shù)(shu)千(qian)米(mi)測(ce)量範圍內(nèi)的精(jing)度可以達(da)到(dao)微(wei)米(mi)級(ji)別。常(chang)采(cai)用紅(hong)寶(bao)石激(ji)光(guang)器(qi)、釹(nv)玻璃激(ji)光(guang)器(qi)、二(er)氧(yang)化(hua)碳激(ji)光(guang)器(qi)以(yi)及(ji)砷化(hua)鎵激(ji)光(guang)器(qi)作(zuo)為(wei)激(ji)光(guang)測(ce)距(ju)儀(yi)的(de)光(guang)源(yuan)。
德國IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)測(ce)振(zhen)
它(ta)基於(yu)多(duo)普勒原理測(ce)量物體的振(zhen)動(dong)速度。多(duo)普勒原理是指(zhi)：若波(bo)源或(huo)接收波的觀察者相對於(yu)傳播(bo)波(bo)的(de)媒質(zhi)而(er)運(yun)動(dong)，那(na)麼(me)觀察者所測到(dao)的(de)頻(pin)率(lv)不僅取(qu)決(jue)於(yu)波(bo)源發(fā)出的振(zhen)動(dong)頻(pin)率(lv)而(er)且(qie)還(hai)取(qu)決(jue)於(yu)波(bo)源或(huo)觀察者的運(yun)動(dong)速度的(de)大小(xiao)和(he)方向(xiang)。所測頻(pin)率(lv)與波(bo)源的(de)頻率(lv)之差(cha)稱(cheng)為(wei)多(duo)普勒頻(pin)移(yi)。在振(zhen)動(dong)方(fang)向(xiang)與方向(xiang)壹致(zhi)時多(duo)普頻移(yi)fd=v/λ，式(shi)中(zhong)v 為振(zhen)動(dong)速度、λ為(wei)波(bo)長(chang)。在激(ji)光(guang)多(duo)普勒振(zhen)動(dong)速度測(ce)量儀(yi)中(zhong)，由於(yu)光(guang)往(wang)返的(de)原因,fd =2v/λ。這種(zhong)測振(zhen)儀(yi)在測量時由光學部(bu)分(fen)將(jiang)物(wu)體的振(zhen)動(dong)轉(zhuan)換(huan)為(wei)相應的(de)多(duo)普勒頻(pin)移(yi),並(bing)由(you)光(guang)檢(jian)測器(qi)將(jiang)此(ci)頻(pin)移(yi)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電信(xin)號,再(zai)由電(dian)路(lu)部(bu)分(fen)作(zuo)適(shi)當(dang)處(chu)理後(hou)送往(wang)多(duo)普勒信(xin)號處(chu)理器(qi)將(jiang)多(duo)普勒頻(pin)移(yi)信(xin)號變(bian)換為(wei)與(yu)振(zhen)動(dong)速度相對應的(de)電(dian)信(xin)號，最(zui)後(hou)記(ji)錄(lu)於(yu)磁帶(dai)。這(zhe)種測振(zhen)儀(yi)采(cai)用(yong)波(bo)長(chang)為(wei)6328埃(ai)(┱)的氦(hai)氖激(ji)光(guang)器(qi)，用(yong)聲(sheng)光(guang)調制器(qi)進(jin)行光(guang)頻調制，用石英晶體振(zhen)蕩器(qi)加(jia)功(gong)率(lv)放大電(dian)路作(zuo)為(wei)聲光調制器(qi)的(de)驅(qu)動(dong)源(yuan)，用光電(dian)倍增(zeng)管(guan)進(jin)行光(guang)電檢(jian)測，用(yong)頻率(lv)跟(gen)蹤(zong)器(qi)來處理多(duo)普勒信(xin)號。它(ta)的優(yōu)(you)點(dian)是使(shi)用(yong)方便(bian)，不需(xu)要(yao)固定參考(kao)系(xi),不影(ying)響物(wu)體本身的(de)振(zhen)動(dong),測(ce)量頻率(lv)範圍寬、精(jing)度高、動(dong)態(tài)範圍大。缺點(dian)是測(ce)量過(guo)程(cheng)受其(qi)他雜(za)散光的(de)影響較(jiao)大。
德(de)國IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)測(ce)速
它(ta)也是基(ji)多(duo)普勒原理的(de)壹種(zhong)激(ji)光(guang)測(ce)速方法(fa),用(yong)得(de)較(jiao)多(duo)的(de)是激(ji)光(guang)多(duo)普勒流速計(ji)(見激(ji)光(guang)流量計(ji)),它(ta)可以測(ce)量風洞(dong)氣(qi)流速度、火(huo)箭燃料流速、飛行器(qi)噴射氣(qi)流流速、大氣(qi)風速和(he)化(hua)學反應中(zhong)粒(li)子的(de)大小(xiao)及匯(hui)聚(ju)速度等。
德(de)國(guo)IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)工(gong)作(zuo)時(shi)，先由激(ji)光(guang)發(fā)射二(er)極管(guan)對準(zhun)目(mu)標發(fā)射激(ji)光(guang)脈沖(chong)。經(jīng)目(mu)標反射後激(ji)光(guang)向(xiang)各(ge)方(fang)向(xiang)散射。部(bu)分(fen)散(san)射光返回到(dao)傳感器(qi)接收器(qi)，被(bei)光(guang)學系(xi)統(tǒng)接收後成像(xiang)到(dao)雪崩光電二(er)極管(guan)上。雪崩光電二(er)極管(guan)是壹種(zhong)內(nèi)部(bu)具(ju)有(you)放大功(gong)能(neng)的(de)光(guang)學傳感器(qi)，因此(ci)它(ta)能檢(jian)測極其微弱(ruo)的(de)光(guang)信號，並(bing)將其(qi)轉(zhuan)化(hua)為(wei)相應的(de)電(dian)信(xin)號。 常(chang)見的是德(de)國(guo)IFM激(ji)光(guang)傳感器(qi)，它(ta)通過(guo)記(ji)錄(lu)並(bing)處(chu)理從(cong)光脈沖(chong)發(fā)出到(dao)返(fan)回(hui)被(bei)接收所經(jīng)歷(li)的(de)時間，即可測定目(mu)標距(ju)離。激(ji)光(guang)傳感器(qi)必(bi)須極其精(jing)確地測定傳輸(shu)時間(jian)，因為光(guang)速太快(kuai)。
例如，光速約為3*10^8m/s，要(yao)想使分(fen)辨(bian)率(lv)達(da)到(dao)1mm，則傳輸(shu)時間(jian)測(ce)距(ju)傳感器(qi)的(de)電(dian)子電(dian)路(lu)必(bi)須能分辨(bian)出以下(xia)極短的時(shi)間(jian)：
0.001m/(3*10^8m/s)=3ps
要(yao)分(fen)辨(bian)出3ps的時(shi)間，這是對(dui)電(dian)子技(ji)術(shu)提出的過(guo)高(gao)要(yao)求(qiu)，實(shi)現(xiàn)(xian)起(qi)來造價太(tai)高(gao)。但(dan)是如(ru)今的激(ji)光(guang)測(ce)距(ju)傳感器(qi)巧(qiao)妙(miao)地(di)避開(kai)了這壹障礙(ai)，利(li)用(yong)壹種(zhong)簡(jian)單的(de)統(tǒng)計(ji)學原理，即(ji)平(ping)均(jun)法(fa)則實(shi)現(xiàn)(xian)了1mm的分(fen)辨(bian)率(lv)，並且(qie)能(neng)保(bao)證響應速度。
產(chǎn)(chan)品實(shi)物(wu)如(ru)下圖所(suo)示(shi)：
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