激光的计量知识讲座课件

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激光测距(非常详细)ppt课件

激光测距(非常详细)ppt课件

二、光电读数
因为 s1 2ct1 2cN fT(fT 为 晶 振 频 率 ; Tf1 T) 测距仪的最小脉冲正量δ为:
令N=1
则 c
2 fT
例:设fT=150MHz=1.5×108Hz,C=3×108m
则: 231 .511 8 08 01m
三、测距精度
CN
对S
求偏微分,
2 fT
s c s c N s N fsT fT
2L
c
L c 2nf 2
t
短距离、
高精度,
精度可达
毫米级。
三、卫星激光测距
作为激光测距应用的最重要成果之一 ——卫星激光测距 Satellite Laser Ranging ,简称为 SLR)技术起源于二十世纪六 十年代,是目前单次测距精度最高的卫星观测技术,其测距精度已 达到毫米量级,对卫星的测轨精度可达到 1-3 cm。
Pr=Pe·Ωr·Kr
Ωr——目标对光接收系统入瞳的张角(物方孔径角)
所对应的立体角
r
Ar R2
Kr——接收光学系统透过率
Ar——入瞳面积
R——目标距离(m)
所以:Pr=Pe·Kr·Ar/R2……(3)
4、测距公式
以(1)代(2)并代入(3)得:光电探测器可接收
到的激光功率Pr为:
Pr Pt 1 T Ar Kr /R2
球面积 4R2
4
R2
R2
(3)一点光源以小孔径角(u)幅射的立体角ω:
因为u很小,可将球面以圆面积代替
圆面 积 r2 uR 2 u2(球面度)
R2
R2
R2
注意:u为孔径角(rad)。
(4)“郎伯”定律:
设光正入射到一漫反射体,设垂直于漫反射面反射的光 强为IN,若向任一方向漫反射的光强Ii满足下式:

激光长度测量ppt课件

激光长度测量ppt课件

Δf2:多普勒频移
f2
2V f2 c
f2dl 输出脉冲数: N
N l 2 2
2
2
l
PM2移动距离
特点: 具有很强的抗干涉性:单频激光干涉仪光强变化50%就不能 作。而对双频激光干涉仪,即使光强损失95%,仪器仍能正常 工作。 测量范围大(>60m)。
衍射测量
细丝的夫琅和费衍射和测径原理
细丝的直径测量
L
X
N sin d
NL XN d
相邻两条纹的间距:
L b d
激光脉冲测距原理
原理:通过发射激光脉冲控制计时器开门,接收返回的激光脉冲 控制计时器关门,测量出激光光束在待测距离上往返传播的时 间完成测距的。其计算公式为:
1 d ct 2
激光脉冲测距仪对光脉冲的要求 光脉冲应具有足够的强度。 光脉冲的方向性要好。 光脉冲的单色性要好。 光脉冲的宽度要窄。 d
解决办法:采用多个调制频率(即 n 个测尺)进行测距。 短测尺(称为精尺)测定精确的小数。 长测尺(称为粗尺)测定距离的大数。 比如: 精测距离 (精尺为10 m,f =15MHz): 6.678 m 1 粗测距离 (粗尺为2000m,f2 =75kHz): 1350 m 仪器显示距离 1356.678 m
O 干板 O’ O’’ 干板
L
L
干涉条纹A
PCB
激光散斑法
角度测量
1. Sagnac效应和角速度测量 环形干涉仪的不动时,顺时 针和反时针传播一周所需时 间相同,即
L t c
当干涉仪转动时,两束光 (顺时针和反时针)传播的时 间之差为:
4 S L tc c
激光长度测量
激光长度测量

激光技术基础讲座ppt课件

激光技术基础讲座ppt课件

激励能源系统
• 工作物质获得激活能的方式 光泵:氪灯、氙灯是常用光源,现在半 导体激光用作光泵源,体积小,效率高 气体放电:气体工作物质在电压作用下 放电,在碰撞下使微粒能级发生变化。 电流激励:半导体的PN结通过大电流时 形成能量转换。
激光谐振腔
• 谐振腔由二块反射镜组成:一块全反镜, 另一块部分反射镜,相对放置且与激光 器共轴。 • 医用激光器中用得最多的是平行平面腔 与平凹腔
• 光能与其它能量一样,计量单位为焦耳和尔格 1焦耳=107尔格 • 脉冲激光的参数有单脉冲能量、峰值功率和平均功率 单脉冲能量:一个光脉冲的能量,常以mj计 峰值功率:光脉冲最大处的功率 平均功率:每秒内脉冲能量之和 • 连续激光用光功率表示光的强弱 光功率:每秒钟发射的光能,单位为瓦(w)
• 激光的能量密度和功率密度
物质的能级结构
• 物质的结构是非连续的,由原子、分子 等组成 • 物质的能级结构是非连续的:基态和一 系列激发态。 • 基态:常温时处于最低的能量状态E0 • 激发态:E1,E2 …En …
Ü Ä En
• 量 •E2
E1 E0 nn n2 n1 n0 × ´ Ì ¬ Ê ý
物质中粒子数按能级的分布
激光束的特性
• 高斯光束:TEM00模振荡状态产生的光束强度分布为 2/2 -2r I=I0e • 发散角:很小,常用激光器在10mrad以下 • 光束的三大特点:方向性好:优于任何其它光源,因 此亮度大,亮度B=p/s,p:光功率,S=发射面积,: 发射立体角 单色性好:频带极窄因是固定能级间的跃迁 相干性好:因是受激发射,光子的产生是相关的,空 间相干性和时间相干性好。
光是电磁波,是电场和磁场在空间周期性 变化的传播 电场、磁场和传播方向三者相互垂直,在 空气中的传播速度为30万公里/秒 速度V= :光的波长 :光的频率

激光测距原理培训讲义PPT(含计算公式解析)

激光测距原理培训讲义PPT(含计算公式解析)

二、光电读数(图9-4) 图9-4
因为
s

1 ct 2

1cN 2
fT
( fT 为晶振频率)
测距仪的最小脉冲正量δ为:
令N=1
则 c
2 fT
例:设fT=150MHz=1.5×108Hz,C=3×108m
则:

3 10 8 2 1.5 10 8
1m
三、测距精度
对S

CN 2 fT
则Pe Pt T / Pt T 1 2
式中:ρ——目标漫反射系数 Tα——大气单程透过率
3、测距仪光接受系统能接受到的激光功率Pr
Pr=Pe·Ωr·Kr
Ωr——目标对光接收系统入瞳的张角(物方孔径角)
所对应的立体角
r

Ar R2
Kr——接收光学系统透过率
§9-3 相位激光测距
一、相位测距原理 通过检测被高频调制的连续激光往返后和初始信号的
相位差可使测距精度大大提高。 连续激光经过高频调制后成为高频调制光,设调制频
率为fυ,如图9-11所示。 激光往返一周的时间t可以用调制波的整数周期数及不
足一个周期的小数周数来表示。
图9-11
t N 1 2 f
4.经N个周期后,关闭计数器; 5.将N个周期测量的总时间t减去N个周期延时的时间N t0的 值取平均值,就可得到光脉冲往返一次所需的时间。
6.将该时间代入测距公式后可得所测距离。
设时钟脉冲频率为fT,测距仪距目标距离为S,光脉冲经
过N个周期后所走的总路程为L,
则L

2NS

Ct

Nt0


Cm

《激光基础知识》课件

《激光基础知识》课件

感谢您的观看
汇报人:PPT
原理:通过发射激 光束并接收反射信 号,测量距离和速 度
应用:自动驾驶、 机器人、测绘等 领域
优势:精度高、 速度快、抗干扰 能力强
发展趋势:小型 化、低成本、高 可靠性
激光手术:用于眼科、皮肤科、 牙科等手术
激光治疗:用于癌症、心血管 疾病等疾病的治疗
激光诊断:用于医学影像、病 理诊断等领域
激光美容:用于皮肤美容、整 形等领域
激光的产生:通过受激辐射产生光子,形成激光 激光的特性:单色性、相干性、方向性和亮度高 激光的应用:通信、医疗、工业、军事等领域 激光的安全:激光操作需要遵守安全规定,防止眼睛和皮肤受到伤害
方向性好:激光束在传播过程中几乎不发散,具有很高的方向性。 亮度高:激光的亮度比普通光源高出数亿倍,甚至更高。 单色性好:激光的波长非常单一,具有很高的单色性。 相干性好:激光的相干性非常好,可以产生干涉、衍射等光学现象。
工业领域:激光切割、激光 焊接、激光打标等
医疗领域:激光手术、激光 美容等
科研领域:激光测距、激光 雷达、激光通信等
娱乐领域:激光投影、激光 表演等
激光的产生与控制
激光的产生原理: 受激辐射
激光的产生过程: 原子或分子吸收 能量后,从低能 级跃迁到高能级, 再跃迁回低能级, 释放出光子
激光的波长:取 决于产生激光的 原子或分子的能 级差
激光对生物体的影响主要体现在热效应、光化学 效应和生物效应三个方面。
热效应:激光照射生物体时,生物体吸收激光能 量,产生热效应,导致生物体组织温度升高,甚 至烧伤。
光化学效应:激光照射生物体时,生物体 吸收激光能量,产生光化学效应,导致生 物体组织发生化学反应,甚至破坏生物体 组织。

激光在精密计量中的应用二最新PPT资料

激光在精密计量中的应用二最新PPT资料

❖ 请看图,使从点光源 (可以认为是从物体 上的一点反射出来的 光,也可考虑为有一 个针孔)发出的相干 激光束A与另一方向射 来的激光束B在照相干 板上叠加而产生干涉,
❖ 形成如图所示的那 样的干涉条纹。如 果将这种干板冲洗 后则可变成一种衍 射光栅,即全息照 片(或称作全息 图)。
❖ 如果将全息照片置于原来的 位置,并在与记录干涉条纹 是参考光照射的方向相同的 方向上用相干光照射,则此 照射光在冲洗后的干板(衍 射光栅)上被衍射。由图可 知,在衍射光栅的栅格间距 小的地方,光的衍射角大; 在衍射光栅的栅格间距大的 地方,光的衍射角小。结果, 整个衍射光就好像从原来点 光源所在位置传播过来的方 向上被衍射。
❖ 如图所示,如果在一个 方向上的光束中途放置 一块幻灯片之类的透射 体,利用从透射体透射 出来的光,或者是利用 照射物体时产生的反射 光,与另一方向上的相 干光(即参考光)叠加 而形成干涉条纹,则这 样形成的干涉条纹不再 是规则排列的清晰条纹, 而是变成了复杂的干涉 条纹。这种情况,可以 认为是空间载波被物体 所调制。
❖ 相对而言,一般照相技术仅仅是个记录过程, 而全息照相术具有记录过程和再现过程两个 阶段,再现出来的像恰是来自物体的光的波 面本身。

❖ 下面,根据实际装置,再从稍 微从不同的角度来说明全息照 相术的原理。如图所示,如果 用分束镜将一束相干光(激光) 分为两束,它们再以某一角度 θ在干板上叠加,则会形成大 致一样的干涉条纹,这些干涉 条纹的间距为
x sin
Δx的大小由光波长λ和两束 光的夹角θ决定,这从图中也 很容易理解。
❖ 这样产生的干涉条纹 如图所示,是黑白相 间周期性重复的排列。 每一毫米内存在的干 涉条纹数称作空间频 率或空间载波,这样 产生的空间载波未受 任何调制。

激光测速(1).ppt

激光测速(1).ppt

)νi
如图6-32可得
υ (es ei ) u es
ei
2u sin
2
νD
2uνi
c
sin
2
若入射光在真空中的波长为i,则有
νD
2uνi
c
sin
2
2u c i c
sin
2
u
i D 2 sin
2
7
双散射光束型多普勒测速
双散射光束型测速方法是通过检测在同一测量点上的两束散射光的多普 勒频差来确定被测点处流体的流速的。如图6-33所示为干涉条纹型。
D L
N
S D 2 L2 4 4N 2
光程差则可以表示为
L 4SN LD
c
c
提高测角精度的方法:加大直径、增加圈数。 实用的环形激光测角采用光纤陀螺仪。
图6-39 光纤陀螺仪示意图
13
第6章 激光在精密测量中的 应用(3)
6.5 激光多普勒测速 6.6 环形激光测量角度和角加速度
1
6.5 激光多普勒测速
激光多普勒测速的原理:用一束单色激光照射到 随流体一起运动的微粒上,测出其散射光相对于 入射光的频率偏移,即所谓的多普勒频移,进而 确定流体的速度。
2
运动微粒上接收到的光源入射光的频率
10
管道内水流的测量
双散射型测量光路
图6-36 测量管道内水流速度分布的激光多普勒测速系统原理图
11
环形激光精密测角
Sagnac效应:利用一种环形干涉仪,当环形干涉仪转动时,沿顺时 针方向传播和沿逆时针方向传播产生的光程差,测量该光程差引起的 干涉条纹变化,达到测角的目的。
tcw
1 c
dl
1 c2

《激光测距》课件

《激光测距》课件
激光测距技术的突破
目前,激光测距技术已经取得了很多突破,如高精度、高速度、高稳定性的测量,以及在复杂环境下 的测量能力。未来,激光测距技术有望实现更多突破,如实现更高精度的测量、更远距离的测量、更 小体积的设备等。
激光测距与其他技术的融合发展
要点一
激光测距与机器视觉技术的融合
要点二
激光测距与物联网技术的融合
激光测距在智能化和物联网领域的应用
智能化应用
激光测距技术在智能化领域有着广泛的应用 前景。例如,在智能制造中,激光测距技术 可以用于自动化生产线上的测量和定位;在 智能交通中,激光测距技术可以用于车辆距 离和速度的测量,提高交通安全性。
物联网应用
激光测距技术在物联网领域也有着重要的应 用价值。例如,在智能农业中,激光测距技 术可以用于农田面积和作物高度的测量,实 现精准农业管理;在智能安防中,激光测距 技术可以用于建筑物和设施的安全监测和预 警。
通过测量激光脉冲往返时间来计算距 离。精度高,但受限于光速和时间测 量精度。
通过测量激光光束在目标表面产生的 光斑位置来计算距离。具有结构简单 、测量范围大等优点,但精度较低。
相位激光测距
通过测量激光光束的相位变化来计算 距离。具有较高的测量精度和动态范 围,但易受环境影响。
激光测距系统的性能指标
THANK YOU

02
激光测距系统
激光测距系统的组成
激光发射器
用于产生激光束,通常 采用脉冲或连续波方式

目标反射器
用于将激光束反射回接 收器,通常为平面反射
镜或漫反射器。
接收器
用于接收反射回来的激 光束,并进行光电转换

信号处理单元
用于处理接收到的信号 ,计算出目标距离。
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医学上使用CW激光时的计量
需知道:激光输出功率( P) 被照射面积(s) 被照射时间(t)
给出:功率密度(I)、能量密度(D)
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对脉冲激光的计量
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自体荧光法
• 组织发生良性病变或恶变时,会发生结 构或生物物理学参量改变,用较短波长 的激光照射这些组织时可发出带有病变 信息的特征荧光。
• 例如:用波长为365nm的氙离子激光照 射,若出现肿瘤特有的630nm波峰的特 异荧光,则提示肿瘤阳性反应。
• 弱激光:用这种生物学剂量水平的激光直 接照射生物组织,不会引起生物组织直接 发生不可逆性损伤,则定义这种反应水平 的激光为弱激光。
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激光生物作用
发生激光生物效应的过程叫激光生物作用。 主要有: 1)光致发光作用 2)光致发热作用 3)光致压强作用 4)光致化学作用 5)弱激光的生物刺激作用。
需知道:激光单脉冲能量(E) 脉冲宽度(Δt) 重复频率(f) 被照射面积(s) 被照射时间(t)
给出:峰值功率(Peak Power)、脉冲数、 功率密度(I) 、能量密度(D)
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第三章 激光对生物体的作用
目的和要求:
• 1.掌握激光的基本特性 • 2.掌握激光对生物组织的主要作用
• 第二类激光生物效应: 因激光的作用,使生 物组织发生形态或机能改变的现象。是激光 治病的基础。
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两种生物反应水平的激光
• 强激光:用这种生物学剂量水平的激光直 接辐照生物组织时可导致生物组织发生不 可逆性损伤,则定义这种强反应水平的激 光为强激光。
• 几乎所有物质分子都有吸收光谱,但不是1.该物质分子必 须具有与所照射的光线相同的频率,这与分子 的结构密切相关。2.吸收了与本身特征频率 相同的能量之后的物质分子,必须具有高的荧 光效率。
• 许多吸光物质并不产生荧光,主要是因为它 们将所吸收能量消耗于与溶剂分子或其它分 子之间的相互碰撞中,还可能消耗于一次光 化学反应中,因而无法发射荧光,即荧光效 率很低。
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(一) 光致发光作用
光致发光作用:生物组织吸收了激光能量之 后又以辐射的方式释放光能的过程。
通常有两类发光;一类是热辐射发光,另一类 是非热辐射发光。
非热辐射发光又称冷光。例:萤火虫的生物发 光;高能粒子发光(闪烁计数器)。
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• 由荧光的发光原理可知,分子荧光光 谱与激发光源的波长无关,只与荧光 物质本身的能级结构有关,所以,可 以根据荧光谱线对荧光物质进行定性 分析鉴别。
• 照射光越强,被激发到激发态的分子 数越多,因而产生的荧光强度越强, 测量时灵敏度越高。一般由激光诱导 荧光测量物质的特性比由一般光源诱 导荧光所测的灵敏度提高2-10倍。
(即激光生物效应)
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激光是一种光源,也是一种电磁波, 但它对生物体的作用与普通光源和普通电 磁波相比有其独特之处。为什么?这与激 光所具有的特性是分不开的。 激光的基本特性
1、单色性好
2、方向性好
3、亮度高强度大
4、相干性好
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光致发光作用
光致发光作用可用于临床检测与诊断。目 前已用到的有载体荧光法、自体荧光法、 偏光法等 。
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载体荧光法
• 给体内注入易于潴留在癌组织内的的荧 光素药物后若干小时,再用较短波长的 激光照射待检处,若能发现荧光素药物 发出的荧光,则该处可能为病灶,并以 此定位。由于此法的光致发光光源是外 来药物,所以成为载体荧光。
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激光的基本特性
激光的上述几个特性都是相互 关联的,单色性好、方向性好导致 亮度高强度大。
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二、激光生物效应
• 激光生物效应的概念 • 两类激光生物效应 • 两种生物反应水平的激光 • 激光生物作用
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激光生物效应的概念
• 激光与生物组织相互作用后引起的生物组 织的任何变化,都称为激光生物效应。
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两类激光生物效应
• 第一类激光生物效应:激光与生物组织相互 作用的结果,因生物组织的作用,使激光参 量发生改变的现象。是激光诊病的依据。
• 生物组织的自体荧光属于分子荧光。在能量释 文档仅供参考,不能作为科学依据,请勿模仿;如有不当之处,请联系网站或本人删除。 放过程中,生物组织通过三种方式消耗能量:热 消耗、荧光发射、在一个光化学反应中被利用。 在热消耗过程中,光线仅仅被吸收而无荧光产 生;在光诱发的光化学反应表现为褪色。所以, 生物组织的自体荧光是与热消耗和光化学反应 相互竞争的结果,哪一种情况的发生率高,则 哪一种情况占主导地位。荧光光谱较宽。
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• 荧光产生原理 当紫外光或波长较短的可见光照射到某些物 质时,这些物质会发射出各种颜色和不同强 度的可见光,而当光源停止照射时,这种光 线随之消失。这种在激发光诱导下产生的光 称为荧光,能发出荧光的物质称为荧光物质。
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