[精品]传感器论文

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1、传感器与检测技术专业：应用电子技术班级：电子081学号：18号姓名：指导老师：日期：2010年01月03日激光传感器的发展前景激光技术是近代科学技术发展的重要成果之一，目前已被成功地应用于精密计量、军事、宇航、医学、生物、气象等各领域。激光传感器虽然具有各种不同的领域，但是它们都是将外来的能量（电能、热能、光能等）转化为-定波长的光，并以光的形式发射出来。激光传感器（lasertransducer）是利用激光技术进彳亍测量的一种传感器。激光传感器是由激光发生器、激光接收器及其相应的电路所组成的。激光激光是20世纪60年代出现的最重人的科学技术成就之一。它发

2、展迅速，已广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等各方面。激光与普通光不同，需耍用激光器产生。激光器的工作物质，在正常状态下，多数原子处于稳定的低能级E1,在适当频率的外界光线的作用下,处于低能级的原子吸收光子能量受激发而跃迁到高能级E2o光子能量E=E2-El=hv,式中h为普朗克常数，v为光子频率。反之，在频率为v的光的诱发下，处于能级E2的原子会跃迁到低能级释放能量而发光，称为受激辐射。激光器首先使工作物质的原子反常地多数处于高能级（即粒子数反转分布），就能使受激辐射过程占优势，从而使频率为V的诱发光得到增强，并可通过平行的反射镜形成雪崩式的放人作用而

3、产生强人的受激辐射光，简称激光。激光具有3个重要特性:（1）高方向性（即高定向性，光速发散角小），激光束在儿公里外的扩展范围不过几厘米；（2）高单色性，激光的频率宽度比普通光小10倍以上；（3）高亮度，利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度。激光器激光器按工作物质可分为4利U（1）固体激光器：它的工作物质是固体。常用的有红宝石激光器、掺钱:的轮铝石榴石激光器（即YAG激光器）和钱:玻璃激光器等。它们的结构大致相同，特点是小而坚固、功率高，钱玻璃激光器是目前脉冲输出功率最高的器件，已达到数十兆瓦。（2）气体激光器：它的工作物质为气体。现已有各种气体原子、离

4、了、金属蒸气、气体分了激光器。常用的有二氧化碳激光器、氨氛激光器和一氧化碳激光器，其形状如普通放电管，特点是输出稳定，单色性好，寿命长,但功率较小，转换效率较低。（3）液体激光器:它乂可分为螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器，其中最重要的是有机染料激光器，它的最大特点是波长连续可调。（4）半导体激光器：它是较年轻的一种激光器，其中较成熟的是碑化镣激光器。特点是效率高、体积小、重量轻、结构简单，适宜于在飞机、军舰、坦克上以及步兵随身携带。可制成测距仪和瞄准器。但输出功率较小、定向性较差、受环境温度影响较大。利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点

5、可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。激光测距：它的原理与无线电雷达相同,将激光对准目标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即得到往返距离。由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点，这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的，因此激光测距仪口益受到重视。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等，已成功地用于人造卫星的测距和跟踪。激光测长：精密测量长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关

6、键技术之一。现代长度计量多是利用光波的干涉现象来进行的，其精度主要取决于光的单色性的好坏。激光测速：它也是基多普勒原理的一种激光测速方法，用得较多的是激光多普勒流速计（见激光流量计）,它可以测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。激光测振：它基于多普勒原理测量物体的振动速度。它的优点是使用方便，不需要固定参考系，不影响物体本身的振动,测量频率范围宽、精度高、动态范围大。缺点是测量过程受其他杂散光的影响较大。激光传感器的发展前景激光传感器可用于其它技术无法应用的场合。例如，当目标很近时，计算来自目标反射

7、光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务。但是，出目标距离较远内或目标颜色变化时，普通光电传感器就难以应付了。虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作，但是，在目标角度不固定或目标太亮时,其性能的可预测性变差。此外，普通光电三角测量传感器一般量程只限于0.5m以内。超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体，而且由于它不是光学装置，所以不受颜色变化的影响。但是，超声波传感器是依据声速测量距离的，因此存在一些固有的缺点，不能用于以下场合：（1）待测冃标与传感器的换能器不相垂直的场合。因为超声波检测的目标必须处于

8、与传感器垂直方位偏角不大于10。角以内。（2）需要光朿直径很小的场