激光技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用,如激光精密機(jī)械加工、激光通信、激光音響、激光影視、激光武器和激光檢測(cè)等。激光技術(shù)用于檢測(cè)是利用它的優(yōu)異特性,將它作為光源,配以光電元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的,它具有測(cè)量精度高、范圍大、檢測(cè)時(shí)間短及非接觸式等優(yōu)點(diǎn),從測(cè)量領(lǐng)域來(lái)講,它主要是用來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度、位移、速度、振動(dòng)等參數(shù)。
激光測(cè)距是激光測(cè)量中一個(gè)很重要的方面,如飛機(jī)測(cè)量其前方目標(biāo)的距離,激光潛艇定位等。激光測(cè)距的原理如圖13-17所示。激光測(cè)距首先測(cè)量激光從激光器射出開(kāi)始到達(dá)目標(biāo)并再經(jīng)目標(biāo)發(fā)射到激光器的往返一次所需要的時(shí)間間隔t,然后按下式求出激光探測(cè)器到目標(biāo)的距離D:
D=c t/2=1/2ct
c——激光傳出到到達(dá)播速度,c=3×108m/s
t——激光從射出到到達(dá)目標(biāo)而又返回激光接收器所需要的時(shí)間
時(shí)間間隔t可利用精密時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x測(cè)量。目前,國(guó)產(chǎn)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的單次測(cè)量分辨率達(dá)±20ps。由于激光方向性強(qiáng),功率達(dá),單色性好,這些對(duì)于測(cè)量遠(yuǎn)距離、判別目標(biāo)方位、提高接受系統(tǒng)的信噪比和保證測(cè)量的精確性等起著很重要的作用。激光測(cè)距的精度主要取決于時(shí)間間隔測(cè)量的精度和激光的散射。例如,D=1500km,激光往返一次所需要的時(shí)間間隔為10ms±1ns,±1ns為測(cè)量誤差可達(dá)±1.5cm。若采用無(wú)線(xiàn)電波測(cè)量,其誤差比激光測(cè)距誤差大很多。
在激光測(cè)距的基礎(chǔ)上,發(fā)展了激光雷達(dá)。激光雷達(dá)不僅能測(cè)量目標(biāo)距離,而且可以測(cè)出目標(biāo)方向以及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度和加速度。激光雷達(dá)已成功的用于人造衛(wèi)星的測(cè)距和跟蹤。這種雷達(dá)與無(wú)線(xiàn)電雷達(dá)相比,具有測(cè)量精度高、探測(cè)距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。