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3.固体激光器 它的工作物质是固体。常用的固体激光器有红宝石激光器、掺铷的钇铝石榴石激光器(简称YAG激光器)和铷玻璃激光器等。 工作方式:在共振腔内壁镀上高反射率的金属薄层,使泵灯发出的光能集中照射在工作物质上。 各种聚光腔 固体激光器的一般结构示意图 4.半导体激光器 半导体激光器是在固体和气体激光器之后发展起来的一种激光器。它的工作物质是某些性能适合的半导体材料,如砷化镓、磷化铟等。砷化镓激光器可以做成二极管形式,在PN结中注入能量,可以造成电子与空穴重新复合,能量以光子形式释放,形成激光。 半导体激光器的主要特点重量非常轻,结构紧凑,转换效率很高,输出功率比较小,受环境温度影响比较大等。主要用于飞机、军舰、坦克、火炮上瞄准、测距等方面。 砷化镓激光器 五、激光的应用 1.激光测量长度(迈克尔逊干涉仪) 当可动反射镜沿光轴方向每移动半个光波波长时,干涉条纹亮暗变化一次,经光电倍增管放大后,计数得到干涉条纹数。 N-干涉条纹数 n为空气折射率 真空中光波波长 可动反射镜的移动位移 : 2.激光测距 激光测距的原理:首先测量激光射向目标,而后又经目标反射到激光器,测出激光往返一次所需的时间间隔,则探测器到目标距离为 3.激光测速 激光测速是利用光的多普勒效应。 当运动体相对于激光光源S有相对运动时,由于运动体的运动速度而引起光波频率偏移,此时,多普勒频移 运动体的运动速度 光源光波波长 只要能测得多普勒频移fd,则可求得物体运动速度v。 测量流速所用的仪器称为激光多普勒流速计,它可以测量火箭燃料的流速,飞行器喷射气流的速度,风洞气流速度以及化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。 激光器 聚焦透镜 流体中的 运动粒子 管道 接收透镜 平面镜 分光镜 光电倍增管 第四节 新型传感器简介 科学技术的迅猛发展,越来越依赖于信息资源的开发,信息的获取和传输。工业、农业、航天、军事、机器人、资源开发、环境监测、海洋探测、安全防卫、医疗诊断等各行业都与传感器的应用有紧密联系。 反过来,各领域科学技术的发展也会推动新型传感器的研发。 新型传感器技术的发展方向: (1)发现新现象 (2)开发新材料 (3)采用新工艺 (1)多功能集成化传感器 (2)智能化传感器 (3)仿生传感器 基础研究 应用研究 一、高分子有机材料传感器 高分子有机材料具有良好的加工性能,可以大面积薄膜化,柔性好,机械强度高,质量轻。具有离子导电、电子导电、选择性渗透、光学敏感等特性。利用这 些特性可以制成对离子.化学气体敏感的传感器和pH电化学.生物酶传感器. 如聚偏氟乙烯(PVDF)材料制成的传感器,已在医学、电声、计算机、电子技术领域获得广泛应用。 二、固态图象传感器 将感光面上的光学图象信号以光点为单位,利用光敏单元(像素)将光信号转换为各点电信号的传感器被称为图象传感器。 固态图象传感器有CCD、CID、BBD等类型。具有小巧、轻便、功耗低、驱动电压低的特点。 CCD为电荷耦合型图象传感器,是集成化光电器件。集光电转换、电荷存储和电信号传送为一体,可以完成一维或二维的多通道图象信息处理。 三、生物传感器 生物传感器是利用生物活性材料(酶,蛋白质,DNA,抗体,抗原,生物膜)与物理、化学换能器有机结合的高技术产品。 生物传感器在食品、制药、化工检测、环境检测、临床医学检测、生命科学研究等领域应用十分广泛。主要测定物质中的化学和生物成份含量。 四、智能化传感器 智能化传感器是具有信息检测、记忆、逻辑思维与判断功能的微机控制传感器。具有如下特点: (1)具有逻辑思维、判断、信息处理功能。 (2)具有自诊断、自校准功能。 (3)具有多传感器、多参数测量功能。 (4)检测数据可存、可取,使用方便。 (5)具有网络通信接口,便于网络控制、远程控制。 智能传感器 == 主传感器+辅助传感器 +微机控制系统 智能式压力传感器 第十二章 检测系统中的 信号处理
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