激光探測技術
㈠ 什麼是激光雷達技術
激光雷達用激光器作為發射光源，採用光電探測技術手段的主動遙感設備。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式。由發射系統 、接收系統 、信息處理等部分組成。發射系統是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長可調諧的固體激光器以及光學擴束單元等組成；接收系統採用望遠鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極體、雪崩光電二極體、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達採用脈沖或連續波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多普勒等激光雷達。
㈡ 激光入侵探測器的工作方式
激光入侵探測器屬於主動入侵探測器類，主要由激光發射機和激光接收機組成。激光發射機由激光發射器、調制激勵電源及相應的方向調整機構組成；激光接收機由激光接收器、光電信號處理器以及相應的支撐機構組成。
該系統是在防護區域的始端設置激光發射機，將其發射出的定向強激光束直接（或通過光學反射器/激光中繼器轉折）射向接收端。在接收機通過光電器件將接收到的光信號轉換成特徵信號，並經鑒別器處理。當確認信號正常時，顯示綠燈，保持監視狀態；而當光束被遮斷時，則信號失常，顯示紅燈，同時輸出報警信號。從而實現對激光束所經過的全路程或轉折所形成圍框的監控，由報警控制主機發出聲光報警和控制動作，並通過有線或無線方式通知有關部門。
㈢ 激光跟蹤儀的工作原理
激光跟蹤儀是工業測量系統中一種高精度的大尺寸測量儀器。它集合了激光干涉測距技術、光電探測技術、精密機械技術、計算機及控制技術、現代數值計算理論等各種先進技術，對空間運動目標進行跟蹤並實時測量目標的空間三維坐標。它具有高精度、高效率、實時跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等特點，適合於大尺寸工件配裝測量。
激光跟蹤儀基本都是由激光跟蹤頭、控制器、用戶計算機、反射器（靶鏡）及測量附件等組成。
激光跟蹤儀的工作基本原理是在目標點上安置一個反射器，跟蹤頭發出的激光射到反射器上，又返回到跟蹤頭，當目標移動時，跟蹤頭調整光束方向來對准目標。同時，返回光束為檢測系統所接收，用來測算目標的空間位置。簡單的說，激光跟蹤測量系統的所要解決的問題是靜態或動態地跟蹤一個在空間中運動的點，同時確定目標點的空間坐標。
激光跟蹤儀典型應用-機器人姿態標定
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㈣ 紫外探測技術相比紅外和激光探測技術有哪些優勢
其實電磁波里，適合車輛倒車雷達的的也只有微波了，否則波長比車都長，其精度無法保證倒車安全。以下我就以微波來代表電磁波吧。
倒車雷達，適應測距范圍在0.1~3米之間，這個距離最佳的測距方案是超聲波，理由如下：
比較普及的測距方案有以下幾種：超聲波、電磁波、激光、紅外。
一、激光和紅外，檢測面太小，探頭需要光學窗口，容易被泥沙遮擋，而且在近距離上發揮不理想，因此被排除；
二、微波，其特徵有些像光，但又不像光那樣容易被控制。通常測距用的微波探頭是FMCW雷達，無論是平面的還是腔體的，都不防水。而車輛的外殼又是金屬的，能完全阻擋、反射微波，因此微波探頭需要一個不含碳的非金屬材料的『窗口』，通俗的說需要一個塑料的防水罩，而且不能噴油漆（油漆含碳）、更不能用含有金屬的油漆，如此一來，它放在哪都不好看，而且易碎易裂又怕被泥沙遮擋。不僅如此，微波在空氣中損耗很低、發射和接收角度又很大，這使得一個能檢測3米的微波感測器，其能量能輕易反射到幾百米外而不消散，這容易造成車輛之間的干擾；還有，由於電磁波在空氣中的速度接近光速，當與被測目標距離小於0.6米時，常規的微波測距感測器就已經接近工作極限了，加上周圍多次反射回來的能量干擾，這種倒車雷達很難確保正常工作，而0.6米的最近檢測距離對於倒車雷達來說是無法勝任的。當然，也可以通過一些國際尖端的技術辦法來解決這些問題，但成本要在後面增加1~3個0。總之在效果、成本、可靠性綜合方面來看，微波很難與超聲波抗衡。
三、超聲波最大的缺點就是檢測角度太小，一輛車需要在不同角度安裝好幾個，除此以外，都比上面幾種方案更好，它們的缺點就是超聲波的優點：1、防水，防塵，少量的泥沙遮擋也無妨；2、有金屬材質的探頭，可以與車體外殼結合的很好；3、通常適合3米內檢測，由於其空氣損耗大，檢測角度又小，因此車輛之間的干擾較小；4、最小的監測距離可達到0.1-0.3米；5、成本並不高。
還有，對於較常見的40KHz超聲波感測器，其測距精度大約是1~3厘米左右（取決於後端電路和數據處理性能），這個范圍也能滿足倒車雷達的要求。所以在倒車雷達的各個方案中，超聲波是最容易被用戶接受的。
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㈤ 激光技術有哪些發展前途
激光技術的發展前途
激光技術經過30多年的發展，從基本理論、基本技術到製造工藝，逐步走向成熟，為進一步的發展奠定了基礎。激光技術在各個領域的廣泛應用，有力地推動著激光技術的飛速發展。一些發達國家都在大力抓緊激光技術的研究，競相投入大量的人力財力，搶占這一高技術前沿地帶。激光技術一直保持著良好的發展勢頭，生機勃勃，方興未艾，將在21世紀放出更加奪目的色彩。
在21世紀，激光技術將與電子技術、核技術緊密結合，成為信息技術的支柱和解決人類能源危機的重要方式，更好地造福於人類。激光技術本身也將有更大的發展。
在信息探測和獲取方面，激光測距、激光雷達和其他類型激光遙感探測儀器將繼續發展。
在信息傳輸方面，激光光纖通信將以其容量大、中繼距離長、保密性好和廉價的特點，取代電纜，成為信息社會的「神經」。在21世紀的「信息高速公路革命」中，激光也將大顯身手。
激光核聚變是實現受控熱核聚變的重要途徑。利用高功率的激光照射聚變燃料，使之發生反應，並找出能人為地控制反應速度的辦法，使熱核聚變按照需要緩慢而均勻地進行，連續地將聚變能量轉化為熱能和電能，建成熱核動力反應堆和熱核電站，為人類提供取之不盡、用之不竭的能源。
利用激光技術製成激光火箭，其速度可接近光速，為人類征服宇宙、探求太空的奧秘發揮巨大的作用。
激光武器也會有更大的發展，激光槍、激光炮、激光反導導彈及激光反衛星武器將有突飛猛進的發展。陸地、空中、海上以及太空中大顯身手的都將是激光武器。
「待到山花爛漫時，她在叢中笑」。一個激光時代將會到來。
㈥ 什麼是激光外差探測技術
相幹探測 更精確
㈦ 激光測量方法的應用
激光的高亮度、高相乾性和高準直性，提高了測量的精度（已達納米量級），提高了測量的層次，促進了測量智能化的進程。
5.8.3.1 地殼應變的激光干涉調製法測量
採用高靈敏度的測量手段監測地殼應變，對地震、滑坡等自然災害的早期預報具有重要意義。若採用激光干涉並結合圖像調制和相位檢測技術，可使地殼應變的測量靈敏度，較之傳統石英伸縮儀高出若干個數量級。
由構造和非構造營力引起的各種重大自然災害，一般說來具有地殼應變反常前兆。採用高靈敏度的測量儀器，精確監測地殼應變情況，是捕捉自然災害前兆進行早期預報的重要手段。目前國內外已觀測到的地震時較高頻率的斷層活動所引起的應變階，大約只有10-8～10-9量級，而震前所引起的應變階則更小。作為震前監測與預報，則要求儀器具有更高的靈敏度。由國家地震局與比利時皇家天文台合作研製的石英伸縮儀，是我國20世紀90年代採用的儀器中最好的，其最高靈敏度也只有10-9～10-10量級。因此，長期以來，國內外學者一直致力於更新地殼應變測量方法的研究。
採用激光干涉的方法測量微小位移，被廣泛應用於許多領域。尤其是在引力波探測方面，目前已能探測到10 -14 cm的微小位移。如將這一技術應用到地殼應變測量，可使現有的靈敏度提高若干個數量級，它不僅能為地球物理理論提供精確的實驗數據，更重要的是可直接用於對地震和水庫大壩滑坡的早期監測預報。
5.8.3.2 利用原子干涉儀測量重力加速度
20世紀90年代，美籍華裔物理學家、1997年諾貝爾物理學獎獲得者、美國斯坦福大學朱棣文教授領導的小組，根據原子干涉原理，解析度達到Δg/g=10-10，成功地測定了地球的重力加速度，可以測出0.1×10-8m/s2的重力加速度變化情況。根據原子干涉原理，測定重力加速度的裝置，用激光減速和冷卻的原子束製作的干涉儀來測定加速度將是合適的。高精度重力儀可在一個固定台站或幾個固定台站上觀測幅度很小的非潮汐重力隨時間的變化情況，或者在特殊的地區或幾個剖面上每隔一定時間進行觀測，其結果可能反映與地殼運動、地球深部物質的運動有關的現象。將來，原子重力儀也許有可能取代超導重力儀，在勘查地球物理和環境地球物理方面發揮作用。例如，圈定油田范圍和油田開發的監測，以及地面沉降的監測等。
5.8.3.3 激光水下成像技術
激光水下成像是利用激光和成像設備，進行水下目標成像的技術。該技術基於藍綠激光處於水中的傳輸「窗口」，通過激光器發射脈沖激光或連續激光，測量由水下目標反射回來的反射源信息，達到對目標的位置、形狀和特性的了解。
理論上，激光水下成像的距離可達上百米，目前在海水中的垂直成像（或水平、傾斜）的實際有效距離可以達到30 m。
激光水下成像技術除應用於軍事的目的外，在水下環境監測、水下走私監視、海底地貌與地質調查、水下工程檢修與安裝、石油勘探鑽井定位、海洋生物研究等領域都具有重要的實用價值。
激光是一種光源亮度高、方向性好、單色性強的相干光源，可以大大提高水下能見度。但是，激光在水中傳播時，後向散射效應隨著距離的增大而增強。若超過某一距離，由於散射光的積累效應，散射光殘留於接受器件的光陰極，有用的信號被散射光所淹沒，將影響識別目標。因此，有效地克服後向散射是激光水下成像技術必須解決的關鍵問題。
（1）距離選通技術的原理
距離選通技術是利用激光高能量、高方向性和窄脈沖寬度的特點。
其工作原理是：激光器發射很強的光脈沖，通過透鏡射向觀測區，到達目標後被反射回來進入光學接收系統。當激光脈沖處於往返途中的時間內，水下激光探測系統的接收器選通門或光閘關閉；當反射光到達接收機一瞬間，選通門開啟，使目標反射信號進入圖像增強器被放大，並由顯示系統顯示圖像，因而從時間上把後向散射分開去除。
距離選通技術可消除大部分後向散射光的影響，在觀察遠距離水下目標時，可以通過增加激光功率和改進激光信號接收器的靈敏度，達到提高目標的解析度和圖像質量。而且，可在不同的時間進行曝光或用多個CCD同時攝像，獲取水下不同深度的圖像信息。距離選通技術要求激光器具有窄的脈沖寬度，以便更好地將脈沖信號同後向散射分開；選通開關的選通寬度應盡可能接近激光脈寬，以保證僅使目標反射光全部進入接收器，從而提高信噪比。
（2）視場掃描技術
視場掃描技術是充分利用激光的高方向性特點，把激光器與接收機設置在2個間距一定距離的地方，使照明光束掃描線與接收機視線在被觀察區域相交成一定角度。用激光器發射連續的極窄的激光束掃描目標，目標反射光連續返回並在顯像管上顯示目標圖像，這樣使後向散射光盡可能少地進入接收機中，即從空間上將目標反射光與整個視場的後向散射光分離開來。
視場掃描技術的關鍵是實現掃描光束與接收視線的同步。實際系統中大多使用的是機械同步方式。該同步掃描機構的特點是：把2個反射鏡剛性地安裝在同一馬達轉軸的兩端，一端反射鏡用於激光束掃描，另一端反射鏡將掃描景物的反射光折轉到接收器中。由於2個反射鏡由同一馬達轉軸驅動，所以能保持兩者同步。這種機械同步掃描機構緊湊，只要裝調准確，同步精度就高。
（3）激光水下成像系統
激光水下成像系統由計算機控制台、激光發射器、延遲發生器（或同步裝置）、圖像感測器、視頻記錄儀或顯示器及其控制板卡組成。其中核心部分是光發射器和光接收器。光接收部分一般採用CCD（或ICCD）進行成像。當用距離選通技術進行成像時，光發射系統多採用倍頻Nd：YAG激光器發射脈沖激光；當用同步掃描技術進行成像時，發射系統多採用氬離子激光器發射連續激光。
激光水下成像系統的接收機要求具有高的空間解析度和量子效率，雜訊低，孔徑大，有足夠的增益動態范圍；激光器應滿足激光工作波長與海水的透射「窗口」相匹配的基本要求。
下面分別介紹幾種典型的激光水下成像系統及其應用能力。
加拿大LUCIE激光水下成像系統
該系統是加拿大瓦爾卡捷國防研究院研製的。它使用二極體泵浦的Nd：YAG激光器，經KDP晶體倍頻（倍頻效率60%）後輸出波長為0.532μm；脈沖重復率2 kHz，脈沖寬度8 ns，平均輸出功率80 mW；水中光束發散度60 mrad。光接收採用二級微通道板增強的級聯式CCD攝像機，增益范圍在500～1×106之間可變，CCD的閾值靈敏度1×10-7lx，有效像素為個數488×380，每個像素尺寸為12μm×18μm。工作時，激光器、攝像機、計算機和控制電子裝置分別裝在3個充滿氮氣的直徑為30 cm、長60 cm的圓筒內。採用選通方式工作，可在深度為200 m的海下工作，通過視頻電纜（視頻寬度為7 MHz）把圖像傳到艦船上。
美國SM2000激光水下成像系統
該系統是美國西屋電氣公司研製的。光源是氬離子氣體激光器，輸出0.4880μm和0.5145μm的連續激光，功率為1.5 W。SM2000系統的激光器、掃描器和接收機裝在同一耐壓圓筒內，尺寸長1.75 m，直徑0.279 m；顯示和控制台在船上。採用同步掃描方式工作，角掃描范圍15°～17°可變，攝像的前進速度為0.5～6節。該系統進行了多次的海下試驗，其最大的工作深度為1 524 m，試驗時攝取了多幅海底飛機殘骸的照片。
華中科技大學水下激光成像系統
水下激光成像系統（昌彥君博士的），在船池進行了距離選通方式的激光水下成像實驗。
系統使用的光源是閃光燈泵浦的Nd：YAG脈沖激光器，波長為1.064 μm，經倍頻後為0.532 μm，處於水的透射「窗口」，經Q開關產生短脈沖；輸出波長為532 nm、脈寬5～10 ns、峰值功率2 MW的脈沖激光；重復頻率為100 Hz；激光模式為偏振、低階模。接收機為ANDOR公司的像增強型的CCD（ICCD），其有效像素為578×385，每個像素為22μm2，A／D轉換頻率最大為1 MHz；像增強陰極直徑18 mm，可對180 nm～850 nm波長進行工作，有10種增益強度選擇，最大為3800 ns；最小門控時間為3.8 ns；在選通與非選通兩種方式下都可工作。多功能輸入輸出盒用來輔助控制卡輸出需要的控制信號，對各儀器之間的信號傳輸做出相應的轉換。延遲發生器用來保持脈沖激光器與圖像信號接收器（ICCD）之間的同步，以達到選通的目的。
㈧ 激光水下探測技術
下載資料很多：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_jcdzgc200812003.aspx