Lazerler, elektronik uçuş süresinin çalışması için çok yavaş olduğunda kısa mesafeleri (<1 cm) nasıl ölçer?

LIDAR sensörlerinin 2 mm'den daha kısa mesafeleri nasıl ölçebildiğini merak ediyordum. Bunu nasıl yapabildiklerini anlamıyorum.

Işık hızı 300.000.000 m / s'dir, bu nedenle gidiş-dönüş süresi, modern elektroniklerin (> 71 GHz) özelliklerinin çok ötesinde olan 14ps içinde olmalıdır.

Peki bunu nasıl yapıyorlar?

2mm'de, uçuş süresi kullanılmaz. İnterferometridir. Sadece mesafeyi (ve dolaylı olarak hızı) gerçekten belirleyebilen uçuş zamanının aksine, interferometri diğer birçok özelliği ölçmek için kullanılabilir ve çok daha yüksek örnekleme oranına sahiptir. LIGO dahil bu prensibi kullanarak bazı şaşırtıcı şeyler yapılmıştır veya Dünya'nın yerçekiminin, Dünya yüzeyine doğru ve buradan uzaklaşan fotonların hızı üzerindeki etkisini doğrulayın. Ya da odadaki bir şeyin titreşimlerini ölçerek evin dışından birisine gizlice dinleme.

İnterferometre en doğrudan hızı ölçer. Mesafeyi ölçmek biraz daha kolay.

Entegre monitör diyotlu bir lazer diyodu gerektiren kendi kendine karıştırma tekniğini kullanarak kendi kendine karıştırma tekniğini kullanarak (osiloskopunuz olduğu sürece) oldukça basit bir şekilde kendiniz oynayabilirsiniz, aksi halde daha sonra cihazınızın erişemeyeceği bir yere koyabilirsiniz en hobbiest.

Süper havalı. Onu denemelisin. Entegre fotodiyotlu gerekli lazer diyotları, Mouser veya Digikey gibi yerler yerine Jameco gibi elektronik dükkanlara bakarsanız, birkaç dolar (normal fiyatın 1 / 10'u) satın alınabilir. Sadece içinde bir fotodiyot olduğundan emin olmak için veri sayfasını kontrol ettiğinizden emin olun. Ayrıca, lazer diyoduna erişmeniz gerektiğinden, sabit optik gücü korumak için fotodiyotu izlemek için halihazırda kablolanmış bir lazer modülü istemezsiniz.

Layman video gösterimi: https://www.youtube.com/watch?v=MUdro-6u2Zg

Henüz bilmiyorsanız, videoyu izledikten sonra çok daha anlamlı bir makale : http://sci-hub.tw/http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1464-4258/ 4/6/371 / pdf , semanticscholar.org'da da okunabilir ve burada ücretlidir . Giuliani ve diğ. J. Opt. A: Saf Uygulama. Opt. 4 (2002) S283 – S294

İken bu cevabı "interferometreleri", bu sadece sayım saçaklar diyor, bunlar mutlak mesafeleri ölçmek yoktur. Bir şeyi hareket ettirebilir ve saçaklarını ve kesirlerini sayabilir ve "42 dalga boyu tarafından hareket ettirilir" diyebilir ve hava basıncını ve nemini kontrol edebilir ve havadaki mevcut dalga boyunu tahmin etmek için kullanabilirsiniz, ancak bunun 2 mm'den hareket ettiğini söylemek için kullanamazsınız. 2 mm artı 42 dalga boyu.

Bu belirsizliği gidermeye çalışabilen çift dalga boylu interferometreler vardır, ancak genellikle başka belirsizlikler vardır.

Bir lazer kullanarak milimetre uzaklıklarını bir metreye kadar ölçerken, sık kullanılan şey bir Lazer Yer Değiştirme Sensörüdür . Bu bağlantı ve aşağıdaki üç bağlantı ilkeyi açıklar.

Lazer ışını, çarpık bir ışık ışını sağlar ve dalga boyu saflığı, güçlü ortam ışığını engellemek için bir filtre kullanmanız dışında birincil öneme sahip değildir. Hedefinize, çok çeşitli mesafelerde kabaca 1 mm'lik bir nokta yansıtır ve ışından sapan bir konumdan görüntüleyen bir görüntüleme merceği ve 1D veya 2D görüntü sensörü kullanır.

Lazer sık ​​sık darbeli ve görüntü dağınıklığına göre lazer noktasını daha da geliştirmek için "açık" ve "kapalı" görüntü çiftleri çıkarılabilir.

Sensör boyunca yer değiştirme, birimden yer değiştirmeye karşılık gelir. Dikkatlice sıfırlandıktan sonra, onu kapatabilir ve daha sonra hareket olmasa bile başka bir nesneye olan mutlak mesafeyi ölçebilirsiniz. Bu, interferometre ile saçakları saymaktan çok daha kullanışlıdır, burada her zaman sıfırdan başlamak zorundasınız ve sonra en başından sonuna kadar mooooooooo olarak son pozisyonunuza kadar giderler.

Bu yorum , tutarlılık tomografisinden bahsetmektedir ve bu da temassız, optik, mutlak bir mesafe ölçümüdür. Ancak, genellikle lazer kullanmaz.

Kaynak

Kaynak ve Kaynak