激光技術(shù)在檢測(cè)行業(yè)的應(yīng)用

激光技術(shù)用于檢測(cè)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(shí)現(xiàn)的。它具有精度高、測(cè)量范圍大、檢測(cè)時(shí)間短、非接觸式等優(yōu)點(diǎn)，常用于測(cè)量長(zhǎng)度、位移、速度、振動(dòng)等參數(shù)。當(dāng)測(cè)定對(duì)象物受到激光照射時(shí)，激光的某些特性會(huì)發(fā)生變化，通過測(cè)定其響應(yīng)如強(qiáng)度、速度或種類等，就可以知道測(cè)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(cè)距

　　激光測(cè)距的基本原理是：將光速為C的激光射向被測(cè)目標(biāo)，測(cè)量它返回的時(shí)間，由此求得激光器與被測(cè)目標(biāo)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(hào)之間的時(shí)間間隔�？梢娺@種激光測(cè)距的精度取決于測(cè)時(shí)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(yuǎn)距離測(cè)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(cè)量則用砷化鎵半導(dǎo)體激光器作為激光源。

    ◆激光測(cè)長(zhǎng)

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

    ◆激光干涉測(cè)量

　　激光干涉測(cè)量的原理是利用激光的特性－相干性，對(duì)相位變化的信息進(jìn)行處理。由于光是一種高頻電磁波，直接觀測(cè)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(qiáng)的變化，觀測(cè)起來就容易的多。通常利用基準(zhǔn)反射面的參照光和觀測(cè)物體反射的觀測(cè)光產(chǎn)生的干涉，或者是參照光和通過觀測(cè)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(cè)量被測(cè)物體的距離以及物體的大小，形狀等，其測(cè)量精度達(dá)到光的波長(zhǎng)量級(jí)。因?yàn)楣獾牟ㄩL(zhǎng)非常短，所以測(cè)量精度相當(dāng)高。

    ◆激光雷達(dá)

    激光雷達(dá)是用于向空中發(fā)射激光束，并對(duì)其散射信號(hào)光進(jìn)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(shí)間序列觀測(cè)每個(gè)脈沖所包含的信息，即可獲得對(duì)象物質(zhì)的三維空間分布及其移動(dòng)速度、方向等方面的信息。如果使用皮秒級(jí)的脈沖激光，其空間分辨率可以達(dá)到 10cm以下。激光照射在物體上后，會(huì)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(duì)于激光波長(zhǎng)而言，散射體的尺寸非常小時(shí)，稱為瑞利散射；與激光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)纳⑸�，稱之為米氏散射。瑞利散射強(qiáng)度與照射激光波長(zhǎng)的四次方成反比，所以，通過改變波長(zhǎng)的測(cè)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(shí)，由于散射體的固有振動(dòng)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(jìn)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(cè)量散射光，就可以測(cè)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(dá)技術(shù)在解決環(huán)境問題方面占據(jù)著舉足輕重的位置。