激光檢測(cè)課件

1第3講激光檢測(cè)技術(shù)

激光檢測(cè)技術(shù)2目錄六、激光檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

激光檢測(cè)技術(shù)五、“激光革命”意義非凡一、激光的發(fā)展歷史二、激光器的分類(lèi)及特點(diǎn)三、激光產(chǎn)生機(jī)理四、激光的特性3一、激光的發(fā)展歷史激光（Laser）的最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”的各單詞的頭一個(gè)字母組成的縮寫(xiě)詞。意思是“受激輻射的光放大”。激光的英文全名已完全表達(dá)了制造激光的主要過(guò)程。1964年按照我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森建議將“光受激發(fā)射”改稱“激光”。

1、‘激光’的來(lái)歷

激光檢測(cè)技術(shù)5

1958年，美國(guó)科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種神奇的現(xiàn)象：當(dāng)他們將內(nèi)光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí)，晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。根據(jù)這一現(xiàn)象，他們提出了“激光原理”，即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激勵(lì)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生這種不發(fā)散的強(qiáng)光--激光。1960年5月15日，美國(guó)加利福尼亞州休斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家梅曼宣布獲得了波長(zhǎng)為0.6943um的激光，這是人類(lèi)獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個(gè)將激光引入實(shí)用領(lǐng)域的科學(xué)家。2、激光的發(fā)展歷史

激光檢測(cè)技術(shù)6

1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一臺(tái)激光器誕生，梅曼的方案是利用一個(gè)高強(qiáng)閃光燈管，來(lái)刺激在紅寶石色水晶里的鉻原子，從而產(chǎn)生一條相當(dāng)集中的纖細(xì)紅色光柱，當(dāng)它射向某一點(diǎn)時(shí)，可使其達(dá)到比太陽(yáng)表面還高的溫度。

激光檢測(cè)技術(shù)2、激光的發(fā)展歷史梅曼和第一只激光器

我國(guó)于1961年研制出第一臺(tái)激光器。7

激光檢測(cè)技術(shù)激光器的種類(lèi)很多，可分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體等類(lèi)型。（1）固體激光器一般小而堅(jiān)固，脈沖輻射功率較高，應(yīng)用范圍較廣泛。如紅寶石激光器、釹玻璃激光器等

。二、激光器的分類(lèi)及特點(diǎn)1、激光器的分類(lèi)8

激光檢測(cè)技術(shù)（2）半導(dǎo)體激光器體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別適于在飛機(jī)、軍艦、車(chē)輛和宇宙飛船上使用。半導(dǎo)體激光器可以通過(guò)外加的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、壓力等改變激光的波長(zhǎng)，能將電能直接轉(zhuǎn)換為激光能，所以發(fā)展迅速。10（4）以液體染料為工作物質(zhì)的染料激光器于1966年問(wèn)世，廣泛應(yīng)用于各種科學(xué)研究領(lǐng)域。染料激光器也稱為“液體激光器”。染料激光器的突出特點(diǎn)是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。燃料激光器種類(lèi)繁多，價(jià)格低廉，效率高，輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美，應(yīng)用于分光光譜、光化學(xué)、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)。染料激光的調(diào)諧范圍為0.3～1.2微米，是應(yīng)用最多的一種可調(diào)諧激光器。

激光檢測(cè)技術(shù)（5）自由電子激光器這類(lèi)激光器比其他類(lèi)型更適于產(chǎn)生很大功率的輻射。它的工作機(jī)制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬(wàn)伏高能調(diào)整電子束，經(jīng)周期磁場(chǎng)，形成不同能態(tài)的能級(jí)，產(chǎn)生受激輻射。張世昌教授從事該方面研究。122、各類(lèi)型激光器特點(diǎn)工作物質(zhì)：固體，種類(lèi)多，結(jié)構(gòu)類(lèi)似；特點(diǎn)：體積小而堅(jiān)固、功率大：幾十兆瓦常用：紅寶石、摻釹的釔鋁石榴石（YAG）、釹玻璃1.固體激光器

激光檢測(cè)技術(shù)2.液體激光器工作物質(zhì)：液體特點(diǎn)：激光波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)、連續(xù)工作而不降低效率常用：有機(jī)液體染料、無(wú)機(jī)液體、螯合物激光器14最小能量定律：原子在正常分布狀態(tài)下，總是處于穩(wěn)定的低能級(jí)；無(wú)外界作用，長(zhǎng)期保持穩(wěn)定狀態(tài)。（1）受激吸收受激吸收：原子受到外界光子作用，得到能量

，從低能級(jí)E1

躍遷到高能級(jí)E2

——

光子能量h——

普朗克常數(shù)，h=6.62310-34J.s——

光的頻率

激光檢測(cè)技術(shù)三、激光產(chǎn)生機(jī)理15處于高能級(jí)E2

的原子在外來(lái)光誘發(fā)下，躍遷到低能級(jí)E1而發(fā)光的過(guò)程。產(chǎn)生條件：外光電效應(yīng)外來(lái)光頻率=激發(fā)態(tài)原子固有頻率（紅限頻率）受激輻射產(chǎn)生的光子與外來(lái)光子具有相同的頻率、傳播方向和偏振狀態(tài)。——

同性質(zhì)的光子受激輻射——光放大過(guò)程光被加強(qiáng)（2）受激輻射（3）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)介質(zhì)中處于高能級(jí)的粒子比處于低能級(jí)的粒子數(shù)多——

通過(guò)受激吸收實(shí)現(xiàn)。

激光檢測(cè)技術(shù)16（4）光學(xué)諧振腔兩個(gè)平行對(duì)置的反射鏡：全反射鏡、半反半透鏡受激輻射反復(fù)進(jìn)行：雪崩式放大強(qiáng)大的受激輻射光——

激光（1）增益介質(zhì)：形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)（2）激勵(lì)源：提供能量（3）光學(xué)諧振腔：受激輻射反復(fù)進(jìn)行的場(chǎng)所激光形成的三個(gè)必備條件：受激輻射占優(yōu)勢(shì)，光放大大于光吸收增益介質(zhì)：光傳播，愈來(lái)愈強(qiáng)。

激光檢測(cè)技術(shù)17（1）方向性好，亮度高發(fā)散角?。?.18

，比普通光和微波小2-3個(gè)數(shù)量級(jí)；立體角?。?0-3rad，幾公里外擴(kuò)展范圍幾厘米；能量高度集中，亮度高，比同能量普通光源高幾百萬(wàn)倍。如：紅寶石激光器，產(chǎn)生幾百萬(wàn)度的高溫。（2）單色性好頻寬窄，<普通光源的1/10——

最好的單色光普通光源：86Kr：=605.7nm，=0.00047nm

氦氖激光器：=632.8nm，=10-6nm

激光檢測(cè)技術(shù)四、激光的特性18（3）相干性好受激輻射形成的激光：傳播方向、振動(dòng)方向、頻率和相位完全一致

——激光具有優(yōu)良的時(shí)間和空間相干性。相干性：兩束光在相遇區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的波相疊加，并形成較清晰的干涉圖樣或接收到穩(wěn)定的拍頻信號(hào)。時(shí)間相干性：同一光源在相干時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)刻發(fā)出的光，經(jīng)過(guò)不同路程相遇而產(chǎn)生的干涉?？臻g相干性：同一時(shí)間由空間不同點(diǎn)發(fā)出的光的相干性。

激光檢測(cè)技術(shù)20激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好，對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動(dòng)化加工，激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動(dòng)化加工設(shè)備。目前，激光技術(shù)已經(jīng)融入我們的日常生活之中，如激光測(cè)距、激光鉆孔和切割、地震監(jiān)測(cè)、激光手術(shù)、激光唱頭等。

激光檢測(cè)技術(shù)2、激光與工業(yè)21激光加工：

金屬板材切割、金屬雕刻、水晶內(nèi)雕、激光焊接、

激光打孔、金屬和非金屬打標(biāo)。

激光檢測(cè)技術(shù)金屬板材切割非金屬打標(biāo)水晶內(nèi)雕23

激光檢測(cè)技術(shù)激光武器產(chǎn)生的獨(dú)特?zé)g效應(yīng)、激波效應(yīng)和輻射效應(yīng)，已被廣泛運(yùn)用于防空、反坦克、轟炸機(jī)等方面，并已顯示了它的神威。地基反衛(wèi)星激光武器激光戰(zhàn)爭(zhēng)激光武器3、激光與軍事應(yīng)用2421世紀(jì)的激光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將支撐并推進(jìn)高速、寬帶、海量的光通信以及網(wǎng)絡(luò)通信。

激光檢測(cè)技術(shù)4、激光通信法國(guó)衛(wèi)星與飛機(jī)激光通信星間激光通信無(wú)線光通信（FreeSpaceOptical，F(xiàn)SO）26

激光檢測(cè)技術(shù)2、激光煙塵檢測(cè)儀粘性塵，高溫氣體或流速變化等大多數(shù)非理想條件，XM2FW320能夠進(jìn)行無(wú)滯后和高精度地測(cè)量。

應(yīng)用：1、適用于工業(yè)過(guò)程中粉塵濃度的測(cè)量，采石場(chǎng)和煤磨工廠生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵排放監(jiān)控，生產(chǎn)車(chē)間廠房?jī)?nèi)粉塵負(fù)荷的監(jiān)控。

2、適用于工廠生產(chǎn)中排放監(jiān)控和監(jiān)控除塵設(shè)備，同樣可以應(yīng)用于建材工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)和化學(xué)工業(yè)。27

激光檢測(cè)技術(shù)3、便攜式激光粒子計(jì)數(shù)器便攜式激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量所在環(huán)境的微粒數(shù)量和分布。基本原理是激光經(jīng)塵埃粒子散射后,對(duì)光學(xué)傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。它可廣泛應(yīng)用于為各省市藥檢所、血液中心、防疫站、疾控中心、質(zhì)量監(jiān)督所等權(quán)威機(jī)構(gòu)、電子行業(yè)、制藥車(chē)間、半導(dǎo)體、光學(xué)或精密機(jī)械加工、塑膠、噴漆、醫(yī)院、環(huán)保、檢驗(yàn)所等生產(chǎn)企業(yè)和科研部門(mén)。深圳市賽納威

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激光檢測(cè)技術(shù)4、激光酒精檢測(cè)儀ca2000韓國(guó)酒精檢測(cè)儀ca2000韓國(guó)酒精檢測(cè)儀ca2000韓國(guó)酒精檢測(cè)儀30瑞士萊卡DISTO型號(hào)：DISTOA2、D3、A5、A6、A8價(jià)格：1千多～1萬(wàn)多

激光檢測(cè)技術(shù)4、激光測(cè)距儀31DISTOA5測(cè)量精度：±1.5mm測(cè)量距離：0.05～200mDISTOA2測(cè)量精度：±1.5mm測(cè)量距離：0.05～60m

激光檢測(cè)技術(shù)32測(cè)量精度：±1.5mm測(cè)量距離：0.05～200m新增功能：無(wú)線藍(lán)牙傳輸功能DISTOA6DISTOA8測(cè)量精度：±1.5mm測(cè)量距離：0.05～200m創(chuàng)新科技：傾斜角度測(cè)量

3倍數(shù)碼瞄準(zhǔn)

激光檢測(cè)技術(shù)33

激光檢測(cè)技術(shù)4、交叉激光水準(zhǔn)儀

起初，該系列產(chǎn)品主要用于建筑裝修、裝潢領(lǐng)域，用于測(cè)房屋的長(zhǎng)度，面積及體積，找地平、鋪瓷磚、墻磚，廚衛(wèi)安裝、安裝燈具、吊頂施工等。現(xiàn)在，越來(lái)越多的工業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始使用鐳射激光，用于大型設(shè)備安裝及設(shè)備維護(hù)時(shí)找平，找垂直，量距離等。該產(chǎn)品可提供水平及垂直兩條激光線，形成十字激光，機(jī)器可在5°范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)平，無(wú)需手動(dòng)調(diào)平，超過(guò)自動(dòng)調(diào)平范圍激光會(huì)閃爍報(bào)警，防止出現(xiàn)精度不準(zhǔn)的情況。十字激光精度高，廣泛適用于室內(nèi)裝修，設(shè)備安裝找平等。34

激光檢測(cè)技術(shù)35

激光檢測(cè)技術(shù)5、旋轉(zhuǎn)激光水準(zhǔn)儀

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用途：該儀器主要用于對(duì)隧道斷面的快速精確檢測(cè),特別在施工監(jiān)測(cè),竣工驗(yàn)收,質(zhì)量控制等工作中能快速獲得隧道斷面數(shù)據(jù)。本儀器采用高精度的角度編碼器和測(cè)距儀,使得儀器的基本性能有可靠保證?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)須使用筆記本計(jì)算機(jī),即可記錄至少一百組斷面數(shù)據(jù)。操作者可在回到辦公室后,傳如臺(tái)式計(jì)算機(jī),在專(zhuān)為本儀器所開(kāi)發(fā)的軟件上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖及報(bào)告等操作。6、激光隧道斷面檢測(cè)儀

激光檢測(cè)技術(shù)37特點(diǎn)：一體化設(shè)計(jì),體積小,重量輕,操作簡(jiǎn)便檢測(cè)精度高,可靠性強(qiáng);具備防潮、抗煙等特點(diǎn)全方位角度可手動(dòng)調(diào)整或自動(dòng)調(diào)整隨意定位現(xiàn)場(chǎng)無(wú)須筆記本電腦;僅一個(gè)測(cè)頭即可實(shí)現(xiàn)測(cè)量專(zhuān)用后處理軟件功能強(qiáng)大,全中文界面精心設(shè)計(jì)的電池夾,可隨意更換備用電池。檢測(cè)半徑0.