లేజర్ సెన్సార్ యొక్క సూత్రం మరియు అప్లికేషన్

లేజర్ సెన్సార్లు కొలవడానికి లేజర్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించే సెన్సార్లు. ఇది లేజర్, లేజర్ డిటెక్టర్ మరియు కొలిచే సర్క్యూట్‌ను కలిగి ఉంటుంది. లేజర్ సెన్సార్ అనేది కొత్త రకం కొలిచే పరికరం. దీని ప్రయోజనాలు ఏమిటంటే, ఇది నాన్-కాంటాక్ట్ సుదూర కొలత, వేగవంతమైన వేగం, అధిక ఖచ్చితత్వం, పెద్ద పరిధి, బలమైన యాంటీ-లైట్ మరియు ఎలక్ట్రికల్ జోక్య సామర్థ్యం మొదలైనవాటిని గ్రహించగలదు.
కాంతి మరియు లేజర్‌లు లేజర్‌లు 1960లలో ఉద్భవించిన అత్యంత ముఖ్యమైన శాస్త్రీయ మరియు సాంకేతిక విజయాలలో ఒకటి. ఇది వేగంగా అభివృద్ధి చెందింది మరియు జాతీయ రక్షణ, ఉత్పత్తి, ఔషధం మరియు నాన్-ఎలక్ట్రికల్ కొలత వంటి వివిధ అంశాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది. సాధారణ కాంతిలా కాకుండా, లేజర్ ద్వారా లేజర్‌ను ఉత్పత్తి చేయాలి. లేజర్ యొక్క పని పదార్ధం కోసం, సాధారణ పరిస్థితుల్లో, చాలా అణువులు స్థిరమైన తక్కువ శక్తి స్థాయి E1లో ఉంటాయి. తగిన పౌనఃపున్యం యొక్క బాహ్య కాంతి చర్యలో, తక్కువ శక్తి స్థాయిలో ఉన్న అణువులు ఫోటాన్ శక్తిని గ్రహిస్తాయి మరియు అధిక శక్తి స్థాయి E2కి మారడానికి ఉత్సాహంగా ఉంటాయి. ఫోటాన్ శక్తి E=E2-E1=hv, ఇక్కడ h అనేది ప్లాంక్ స్థిరాంకం మరియు v అనేది ఫోటాన్ ఫ్రీక్వెన్సీ. దీనికి విరుద్ధంగా, ఫ్రీక్వెన్సీ vతో కాంతి యొక్క ఇండక్షన్ కింద, శక్తి స్థాయి E2 వద్ద అణువులు శక్తిని విడుదల చేయడానికి మరియు కాంతిని విడుదల చేయడానికి తక్కువ శక్తి స్థాయికి పరివర్తనం చెందుతాయి, దీనిని ఉత్తేజిత రేడియేషన్ అంటారు. లేజర్ మొదట పని చేసే పదార్ధం యొక్క పరమాణువులను అసాధారణంగా అధిక శక్తి స్థాయిలో (అంటే జనాభా విలోమ పంపిణీ) చేస్తుంది, ఇది ఉత్తేజిత రేడియేషన్ ప్రక్రియను ఆధిపత్యం చేస్తుంది, తద్వారా ఫ్రీక్వెన్సీ v యొక్క ప్రేరేపిత కాంతి మెరుగుపరచబడుతుంది మరియు గుండా వెళుతుంది. సమాంతర అద్దాలు శక్తివంతమైన ఉద్దీపన రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి హిమపాతం-రకం యాంప్లిఫికేషన్ ఏర్పడింది, దీనిని లేజర్‌గా సూచిస్తారు.

లేజర్లకు 3 ముఖ్యమైన లక్షణాలు ఉన్నాయి:
1. అధిక డైరెక్టివిటీ (అంటే, అధిక డైరెక్టివిటీ, కాంతి వేగం యొక్క చిన్న డైవర్జెన్స్ కోణం), లేజర్ పుంజం యొక్క విస్తరణ పరిధి కొన్ని కిలోమీటర్ల నుండి కొన్ని సెంటీమీటర్ల దూరంలో ఉంటుంది;
2. అధిక ఏకవర్ణత, లేజర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ వెడల్పు సాధారణ కాంతి కంటే 10 రెట్లు తక్కువగా ఉంటుంది;
3. అధిక ప్రకాశం, లేజర్ పుంజం కన్వర్జెన్స్ ఉపయోగించడం ద్వారా అనేక మిలియన్ డిగ్రీల గరిష్ట ఉష్ణోగ్రతను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

పని చేసే పదార్ధం ప్రకారం లేజర్‌లను 4 రకాలుగా విభజించవచ్చు:
1. సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్: దీని పని పదార్థం ఘనమైనది. సాధారణంగా ఉపయోగించే రూబీ లేజర్‌లు, నియోడైమియం-డోప్డ్ యట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్ లేజర్‌లు (అంటే YAG లేజర్‌లు) మరియు నియోడైమియం గ్లాస్ లేజర్‌లు. అవి దాదాపు ఒకే విధమైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు చిన్నవిగా, దృఢంగా మరియు అధిక శక్తితో ఉంటాయి. నియోడైమియం-గ్లాస్ లేజర్‌లు ప్రస్తుతం అత్యధిక పల్స్ అవుట్‌పుట్ పవర్‌తో పదుల మెగావాట్‌లకు చేరుకునే పరికరాలు.
2. గ్యాస్ లేజర్: దాని పని పదార్థం వాయువు. ఇప్పుడు వివిధ గ్యాస్ అణువు, అయాన్, మెటల్ ఆవిరి, గ్యాస్ మాలిక్యూల్ లేజర్‌లు ఉన్నాయి. సాధారణంగా ఉపయోగించే కార్బన్ డయాక్సైడ్ లేజర్‌లు, హీలియం నియాన్ లేజర్‌లు మరియు కార్బన్ మోనాక్సైడ్ లేజర్‌లు, ఇవి సాధారణ డిశ్చార్జ్ ట్యూబ్‌ల ఆకారంలో ఉంటాయి మరియు స్థిరమైన అవుట్‌పుట్, మంచి ఏకవర్ణత మరియు దీర్ఘకాల జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి, కానీ తక్కువ శక్తి మరియు తక్కువ మార్పిడి సామర్థ్యంతో ఉంటాయి.
3. లిక్విడ్ లేజర్: దీనిని చెలేట్ లేజర్, అకర్బన లిక్విడ్ లేజర్ మరియు ఆర్గానిక్ డై లేజర్‌గా విభజించవచ్చు, వీటిలో ముఖ్యమైనది ఆర్గానిక్ డై లేజర్, తరంగదైర్ఘ్యం నిరంతరం సర్దుబాటు చేయడం దీని అతిపెద్ద లక్షణం.
4. సెమీకండక్టర్ లేజర్: ఇది సాపేక్షంగా యువ లేజర్, మరియు మరింత పరిణతి చెందినది GaAs లేజర్. ఇది అధిక సామర్థ్యం, ​​చిన్న పరిమాణం, తక్కువ బరువు మరియు సరళమైన నిర్మాణంతో వర్గీకరించబడుతుంది మరియు విమానాలు, యుద్ధనౌకలు, ట్యాంకులు మరియు పదాతిదళాలపై మోయడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. రేంజ్‌ఫైండర్‌లు మరియు దృశ్యాలుగా తయారు చేయవచ్చు. అయినప్పటికీ, అవుట్‌పుట్ శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది, దిశాత్మకత తక్కువగా ఉంది మరియు ఇది పరిసర ఉష్ణోగ్రత ద్వారా బాగా ప్రభావితమవుతుంది.

లేజర్ సెన్సార్ అప్లికేషన్స్
అధిక డైరెక్టివిటీ, అధిక ఏకవర్ణత మరియు లేజర్ యొక్క అధిక ప్రకాశం యొక్క లక్షణాలను ఉపయోగించి నాన్-కాంటాక్ట్ సుదూర కొలతను గ్రహించవచ్చు. లేజర్ సెన్సార్‌లు తరచుగా పొడవు, దూరం, కంపనం, వేగం మరియు ధోరణి వంటి భౌతిక పరిమాణాలను కొలవడానికి, అలాగే వాతావరణ కాలుష్య కారకాల యొక్క లోపాలను గుర్తించడం మరియు పర్యవేక్షించడం కోసం ఉపయోగిస్తారు.
లేజర్ పొడవు కొలత:
ఖచ్చితమైన యంత్రాల తయారీ పరిశ్రమ మరియు ఆప్టికల్ ప్రాసెసింగ్ పరిశ్రమలో ముఖ్యమైన సాంకేతికతలలో పొడవు యొక్క ఖచ్చితమైన కొలత ఒకటి. ఆధునిక పొడవు కొలత ఎక్కువగా కాంతి తరంగాల జోక్యం దృగ్విషయాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది మరియు దాని ఖచ్చితత్వం ప్రధానంగా కాంతి యొక్క ఏకవర్ణతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. లేజర్ అత్యంత ఆదర్శవంతమైన కాంతి మూలం, ఇది గతంలో ఉన్న అత్యుత్తమ మోనోక్రోమటిక్ లైట్ సోర్స్ (క్రిప్టాన్-86 లాంప్) కంటే 100,000 రెట్లు స్వచ్ఛమైనది. అందువల్ల, లేజర్ పొడవు కొలత పరిధి పెద్దది మరియు ఖచ్చితత్వం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఆప్టికల్ సూత్రం ప్రకారం, మోనోక్రోమటిక్ లైట్ యొక్క గరిష్ట కొలవగల పొడవు L, తరంగదైర్ఘ్యం λ మరియు స్పెక్ట్రల్ లైన్ వెడల్పు δ మధ్య సంబంధం L=λ/δ. క్రిప్టాన్-86 దీపంతో కొలవగల గరిష్ట పొడవు 38.5 సెం.మీ. పొడవైన వస్తువుల కోసం, ఇది విభాగాలలో కొలవబడాలి, ఇది ఖచ్చితత్వాన్ని తగ్గిస్తుంది. హీలియం-నియాన్ గ్యాస్ లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తే, అది పదుల కిలోమీటర్ల వరకు కొలవగలదు. సాధారణంగా పొడవును కొన్ని మీటర్ల లోపల కొలవండి మరియు దాని ఖచ్చితత్వం 0.1 మైక్రాన్లకు చేరుకుంటుంది.
లేజర్ రేంజింగ్:
దీని సూత్రం రేడియో రాడార్ మాదిరిగానే ఉంటుంది. లేజర్ లక్ష్యాన్ని లక్ష్యంగా చేసుకుని ప్రయోగించిన తర్వాత, దాని రౌండ్-ట్రిప్ సమయాన్ని కొలుస్తారు, ఆపై రౌండ్-ట్రిప్ దూరాన్ని పొందేందుకు కాంతి వేగంతో గుణించబడుతుంది. లేజర్ అధిక డైరెక్టివిటీ, అధిక ఏకవర్ణత మరియు అధిక శక్తి యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నందున, ఇవి ఎక్కువ దూరాలను కొలవడానికి, లక్ష్యం యొక్క ధోరణిని నిర్ణయించడానికి, స్వీకరించే సిస్టమ్ యొక్క సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తిని మెరుగుపరచడానికి మరియు కొలత ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి చాలా ముఖ్యమైనవి. . ఎక్కువగా దృష్టిని ఆకర్షించింది. లేజర్ రేంజ్‌ఫైండర్ ఆధారంగా అభివృద్ధి చేయబడిన లిడార్ దూరాన్ని కొలవడమే కాకుండా లక్ష్యం యొక్క అజిముత్, వేగం మరియు త్వరణాన్ని కూడా కొలవగలదు. రాడార్, 500 నుండి 2000 కిలోమీటర్ల వరకు, లోపం కొన్ని మీటర్లు మాత్రమే. ప్రస్తుతం, రూబీ లేజర్‌లు, నియోడైమియం గ్లాస్ లేజర్‌లు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ లేజర్‌లు మరియు గాలియం ఆర్సెనైడ్ లేజర్‌లు తరచుగా లేజర్ రేంజ్‌ఫైండర్‌ల కోసం కాంతి వనరులుగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

లేజర్ వైబ్రేషన్ కొలత:
x
లేజర్ వేగం కొలత:
ఇది డాప్లర్ సూత్రం ఆధారంగా లేజర్ వేగాన్ని కొలిచే పద్ధతి కూడా. లేజర్ డాప్లర్ ఫ్లోమీటర్ (లేజర్ ఫ్లోమీటర్ చూడండి) ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది విండ్ టన్నెల్ వాయు ప్రవాహ వేగం, రాకెట్ ఇంధన ప్రవాహ వేగం, ఎయిర్‌క్రాఫ్ట్ జెట్ వాయు ప్రవాహ వేగం, వాతావరణ గాలి వేగం మరియు కణ పరిమాణం మరియు రసాయన ప్రతిచర్యలలో కన్వర్జెన్స్ వేగం మొదలైనవాటిని కొలవగలదు.