Приемник лазерного излучения – Как работать приемником детектором для лазерного нивелира

Приёмники лазерного излучения

Приемником лазерного излучения называют устройство, предназначенное для улавливания, преобразования и обработки излучаемых лазером сигналов. Приемники оптического и радиотехнического диапазонов волн в основном состоят из одних и тех же элементов:

  • антенны, представляющей собой оптическую систему, улавливающую энергию световых волн;
  • непосредственно приемного устройства, в котором энергия светового излучения преобразуется в электрическую;
  • оконечного устройства — системы обработки передаваемых сообщений.
  • Приемники лазерного излучения в зависимости от того, какие свойства света они используют при приеме сигналов, делятся на две группы: приемники, использующие при приеме лазерного излучения волновые свойства света, обычно называют супергетеродинными приемниками, а приемники, реагирующие на энергию частиц—квантов (фотонов), называют (по аналогии с детекторными приемниками радиотехнического диапазона) детекторными приемниками, или приемниками прямого усиления.

    Детекторные приемники оптического диапазона волн делятся на квантовые и тепловые. Детекторные приемники преобразуют сигналы лазерного излучения в электрические сигналы и осуществляют демодуляцию.

    Супергетеродинный приемник преобразует частоту принимаемого светового сигнала из одной области частотного диапазона (оптического) в другую (радиотехническую).

    Преобразование возможно вследствие смешения принимаемого сигнала оптического диапазона волн с другим сигналом данного диапазона, отличающимся по частоте на небольшую (промежуточную) частоту. Образующаяся промежуточная частота при преобразовании должна быть такой, чтобы она входила в полосу приема последующих устройств, в частности, в полосу приема усилителей сантиметрового или дециметрового диапазонов волн.

    Для улучшения избирательности приемных устройств обычно после антенны устанавливают фильтры. Для увеличения чувствительности приемников лазерного излучения используют усилители оптического диапазона волн, которые ставят после фильтра.

    При сравнении свойств различных типов приемников оптического диапазона волн и для правильного выбора детектора используются следующие параметры: предельная и интегральная чувствительности приемника, спектральная чувствительность детектора, квантовая эффективность, удельная эквивалентная мощность шумов, постоянная времени фотодетектора, частотная характеристика приемника, темновой ток.

    Под предельной чувствительностью приемника понимается минимальная мощность лазерного излучения, которая, поступая на вход приемника, создает на его выходе сигнал, равный напряжению шумов. Предельная чувствительность приемника измеряется в долях Ватта или относительной величиной (дБ/Вт). Отношение напряжения, появляющегося на сопротивлении нагрузки детектора, к мощности лазерного излучения, измеренной на входе приемника, определяет интегральную чувствительность приемника.

    где Uc — среднеквадратичное напряжение сигнала на нагрузке детектора, В;

    Рс — мощность излучения лазера, измеренная на входе приемника, Вт;

    q — квантовая эффективность детектора;

    h — постоянная Планка;

    f — частота излучаемого сигнала, Гц;

    RH — сопротивление, на которое нагружен детектор, Ом;

    е — заряд электрона.

    Спектральная чувствительность детектора представляет собой зависимость чувствительности детектора от частоты лазерного излучения, воздействующего на данный детектор.

    Квантовой эффективностью детектора называют отношение части квантов, являющихся причиной возникновения фотоэлектронов, к общему числу квантов, падающих на чувствительную поверхность детектора.

    Удельная эквивалентная мощность шумов. Руд — это эквивалентная мощность, отнесенная к единице площади чувствительной поверхности детектора:

    где Рш — эквивалентная мощность шумов, Вт/Гц1/2;

    А — площадь чувствительного элемента детектора, см2;

    Р’с — среднеквадратичная величина мощности излучения, падающей на единицу площади чувствительного элемента детектора, Вт/см2;

    Δf — полоса пропускания, Гц;

    Uш — среднеквадратичное значение шумов, В.

    Эквивалентная мощность шумов определяется измерением отношения сигнал/шум в заданной полосе частот. Зависимость напряжения, подводимого к устройству обработки информации, от частоты модуляции лазерного излучения называется частотной характеристикой приемника. Частотная характеристика показывает, насколько равномерно проходят модулирующие частоты и какой процент нелинейных искажений при этом создается.

     

    www.teh-lib.ru

    Приемник лазерного излучения

    Изобретение относится к технике оптических измерений. Приемник лазерного излучения содержит установленные последовательно в механическом контакте диафрагму и рассеиватель падающего излучения, зафиксированные с воздушным зазором перед входным окном, поглотитель излучения и акустический датчик (пьезоэлемент), с обеих поверхностей которого выполнены электроды. В качестве поглотителя в приемнике используется жидкость, обладающая объемным поглощением падающего излучения. Приемник, дополнительно, может быть снабжен регистратором, подключенным к акустическому датчику (пьезоэлементу) через емкостной делитель напряжения, а запуск регистратора осуществляется синхронизирующим фотоприемником. Технический результат — расширение диапазона измеряемых энергий. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

     

    Изобретение относится к технике оптических измерений, в частности к средствам измерения энергии импульсов лазерного излучения, которые могут быть применены в различных областях техники и народного хозяйства, в частности в медицине.

    Известен приемник лазерного излучения, используемый для измерения энергии импульсов лазерного излучения (патент RU 2046305, G 01 J 5/50, 1995 г.). Этот приемник выполнен в виде расположенных последовательно плоскопараллельного оптического элемента (входного окна), поглотителя энергии в форме поглощающего экрана, промежуточного элемента с фланцем, акустического датчика и регистратора, подключенного к электродам датчика.

    Недостатком этого приемника является использование твердотельного поглотителя, характеризуемого поверхностным поглощением энергии излучения. При этом существенные ограничения на верхний уровень измеряемых энергий накладывает наличие абляции (испарения) материала поглотителя при облучении его импульсом мощного лазерного излучения. Кроме того, при больших размерах плоскопараллельного оптического элемента /входного окна/ (˜30-60 мм) происходит увеличение разброса значений коэффициента преобразования по площади акустического датчика. Особенно это проявляется при использовании приемника в технологических системах, где требуется увеличение диаметра входной апертуры до 100 мм и более.

    Для расширения диапазона измеряемых энергий в сторону их существенного увеличения разработан приемник лазерного излучения, содержащий установленные последовательно в механическом контакте прозрачную для принимаемого излучения пластину, жидкостной поглотитель излучения, обладающий объемным поглощением падающего излучения, и акустический датчик, а также содержащий последовательно расположенные диафрагму и рассеиватель, установленные с воздушным зазором перед плоскопараллельной пластиной. Приемник дополнительно может быть снабжен регистратором, подключенным к пьезодатчику, а также содержать синхронизирующий фотоприемник, осуществляющий запуск регистратора. Кроме того, приемник дополнительно может содержать емкостной делитель напряжения с переключаемыми пределами измерения, установленный на его выходе и подключенный к регистратору. Предпочтительно в приемнике использовать диафрагму с диаметром, равным 1/2-1/3 от диаметра входного окна. При этом толщина жидкого поглотителя составляет 0.3-0.5 от величины расстояния между рассеивателем и входным окном.

    На чертеже показан приемник в разрезе.

    Приемник содержит ограничивающую диафрагму 1, рассеиватель падающего излучения 2, воздушный промежуток 3, плоскопараллельную пластину (входное окно) 4, слой жидкости — поглотителя 5, акустический датчик (пьезоэлемент) 6 с металлизированными обкладками 7 и 8.

    Плоскопараллельная пластина выполнена из материала, прозрачного для исследуемого излучения (в выбранном диапазоне длин волн), и имеет полированные грани. Размер ее (диаметр) соответствует апертуре приемника и размеру (диаметру) герметичной полости 5, заполненной жидкостью — поглотителем;

    Все вышеперечисленные детали датчика (1-8) установлены внутри разъемного корпуса (на чертеже корпус показан схематически тонкими линиями), полость 5, заполненная жидким поглотителем, герметизирована силиконовой смазкой. Пьезоэлемент 6 и потенциометрические провода, передающие сигнал с обкладок 7, 8 на регистрирующий прибор, электрически изолированы от корпуса.

    Диаметр диафрагмы 1 составляет ˜1/2 от диаметра входного окна, толщина рассеивателя 2 и размер воздушной полости 3 подбираются таким образом, чтобы при полусферическом характере рассеяния все падающее излучение равномерно распределялось по поверхности входного окна 4 и далее поглощалось в объеме жидкого поглотителя, заполняющего полость 5. Толщины плоскопараллельной пластины (входного окна) 4 -«H

    1» и акустического датчика 6 -«Н2» выбирают из соотношений:

    H1=C1/4F, Н22/2F,

    где C1, C2 — скорости звука в материалах оптического элемента 4 и акустического датчика 6 соответственно;

    «F» — резонансная частота акустического датчика.

    Акустический датчик 6 может быть заключен в экран и снабжен выводными контактами.

    В качестве регистратора может быть использован любой запоминающий цифровой осциллограф с частотой дискретизации более 10 МГц.

    Оптический элемент (входное окно) имеет акустическую толщину на рабочей частоте F-L/4-(2n-1), акустический датчик (пьезоэлемент) — L/2·(2n-1), где n=1, 2, 3…, a L — длина волны падающего лазерного излучения. Наличие коэффициента (2n-1) не вносит изменений принципиального характера, но позволяет сделать конструкцию более удобной.

    Приемник работает следующим образом.

    Исследуемое излучение через диафрагму 1 падает на рассеиватель, который на толщине воздушной полости 3 равномерно распределяет излучение по поверхности входного окна 4, далее излучение поглощается в объеме жидкости, заполняющей, герметичную полость 5. Термализация энергии лазерного импульса в поглотителе приводит к генерации акустического импульса, который регистрируется пьезоэлементом. При достаточно больших размерах лазерного пучка (при входных окнах ˜30-60 мм из-за неравномерности в распределении энергии по сечению пучка) происходит увеличение разброса значений коэффициента преобразования по площади акустического датчика. Для компенсации этого эффекта перед входным окном установлен рассеиватель. В качестве объемно поглощающей жидкости могут быть использованы продукты нефтеперегонки, технические, силиконовые масла. Использование объемно поглощающей жидкости позволяет существенно расширить диапазон измеряемых энергий лазерного импульса в сторону их увеличения. Жидкий поглотитель в отличие от твердотельного (также поглощающего в объеме) не обладает упругостью. Поглощение энергии приводит к генерации акустического импульса пропорционально величине коэффициента объемного расширения жидкости. При этом, в отличие от твердотельного поглотителя, не индуцируются термические напряжения, которые при определенном уровне поглощенной энергии могут привести к механическому разрушению самого поглотителя. Такое решение позволяет проводить прямые измерения датчиком энергии в мощных лазерных пучках, при этом ограничения по измеряемой мощности импульса определяются оптическим пробоем используемых оптических материалов ˜10

    9 Вт/см2. Толщина слоя жидкого поглотителя может быть выбрана в пределах ˜5-8 мм, расстояние между рассеивателем и входным окном ˜10-15 мм.

    Изготовлен и испытан датчик энергии импульса лазерного излучения, выполненный в соответствии с описанием, размер входного окна составляет ˜60мм, а величина измеренной энергии лазерного импульса в прямом пучке составила ˜10.0 Дж (длительность импульса ˜25 нс), при этом данным датчиком можно гарантированно измерять энергию лазерного импульса в прямом пучке ˜100 Дж. Датчик не имеет аналогов при работе с высокоэнергетическими импульсами лазерного излучения.

    В датчике, например, может быть использовано окно из оптического BaF2 в сочетании с силиконовым маслом в качестве поглотителя. При малых величинах энергии импульса ˜10-5 Дж предпочтительно использовать датчик с меньшей апертурой и, соответственно, большей величиной чувствительности.

    Испытания показали, что датчик является достаточно универсальным прибором широкого применения, тем не менее, тип используемых конструкционных материалов: материал и диаметр входного окна, тип пьезоэлемента, толщина и тип поглотителя определяются конкретными условиями измерения энергии (длиной волны лазерного излучения) и эксплуатации.

    1. Приемник лазерного излучения, содержащий установленные последовательно в механическом контакте прозрачную для принимаемого излучения плоскопараллельную пластину, поглотитель излучения и акустический датчик, с обеих поверхностей которого выполнены электроды, отличающийся тем, что дополнительно снабжен последовательно расположенными диафрагмой и рассеивателем падающего излучения, установленными с воздушным зазором перед плоскопараллельной пластиной, и при этом в качестве поглотителя излучения в приемнике используется жидкость, обладающая объемным поглощением падающего излучения.

    2. Приемник по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен регистратором, подключенным к акустическому датчику.

    3. Приемник по п.1, отличающийся тем, что диаметр диафрагмы составляет 1/2-1/3 диаметра пластины (входного окна).

    4. Приемник по п.1, отличающийся тем, что толщина слоя жидкого поглотителя составляет 1/2-1/3 величины расстояния между рассеивателем и пластиной (входным окном).

    5. Приемник по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит синхронизирующий фотоприемник, подсоединенный к регистратору.

    6. Приемник по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит емкостный делитель напряжения с переключаемыми пределами измерения, установленный на его выходе и подключенный к регистратору.

    www.findpatent.ru

    Приемник — лазерное излучение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

    Приемник — лазерное излучение

    Cтраница 1


    Приемники лазерного излучения, разработанные в ЛЭТИ [73] ( рис. XIV. В них использованы хромель-копелевые термобатареи из трехсот термопар с приемной графитовой пластиной толщиной 1 мм; на тыльную сторону пластины нанесен теплоуравни-вающий слой меди толщиной 0 1 мм. Холодные концы термопар крепятся к медному рассеивателю. Для уменьшения конвективных потоков чувствительный элемент помещен в корпус со входным окном. Для уменьшения теплопереноса корпус иногда заполняется ксеноном.  [2]

    Если приемник лазерного излучения является пространственно-распределенным и обладает некоторым порогом срабатывания по интенсивности излучения, то выбросы случайной функции / ( р) могут играть определяющую роль в режиме работы такой приемной системы, в особенности, когда средний уровень интенсивности в пришедшей волне ниже порога срабатывания / 0 приемной системы.  [3]

    Большинство приемников лазерного излучения представляет собой калориметрические устройства с коллекторами лучистой энергии различной формы и термопарами или батареей термопар для измерения температуры коллектора.  [4]

    В приемниках лазерного излучения при больших плотностях энергии могут произойти перегревы коллектора него разрушение.  [5]

    Вопросам создания приемников лазерного излучения в настоящее время уделяется значительное внимание. Диоды могут работать как в режиме смешения, так и в режиме непосредственного детектирования.  [7]

    В другом режиме работы РЛАМа выходной сигнал приемника лазерного излучения смешивается с электрическим опорным сигналом частотой 100 МГц. В результате формируется интерференционная картина, состоящая из светлых и темных полос. В случае однородных сред эти полосы имеют вид прямых линий и отстоят друг от друга на одинаковое расстояние.  [8]

    Для приема излучения лазерных систем могут быть использованы различные типы приемников лучистой энергии. Существуют два основных типа приемников лазерного излучения — детекторы для непосредственного преобразования света и фотосмесители.  [10]

    Панели управления имеются у командира танка и заряжающего. На панели последнего имеются красная и зеленая кнопки, которые включаются в зависимости от того, какой вид боеприпаса используется. Приемники лазерного излучения расположены по периметру башни танка. Каждый из них по углу поля зрения перекрывает 36 по азимуту и 15 по углу места. При попадании луча лазера, имитирующего выстрел орудия, на один из приемных фотодетекторов, включается блок радиостанции, который посылает стреляющему танку сигнал о поражении цели. Одновременно в танке-цели включается сигнальное устройство, информирующее экипаж о поражении их танка. Кроме того, баллон, смонтированный на башне танка, начинает дымить в течение 30 с. Иногда вместо одного баллона устанавливают ряд петард, что дает гораздо больший эффект.  [11]

    Когерентность лазерного излучения позволяет использовать луч лазера, как и любую электромагнитную волну, для передачи информации. Так как с увеличением частоты волны увеличивается объем информации, который она может передавать, то лазерный луч может передавать в тысяч и раз больше информации, чем радиоволны. В качестве приемников лазерного излучения используются фотоэлементы и фотосопротивления. Особенно большие преимущества дает использование оптической связи в космосе.  [13]

    Когерентность лазерного излучения позволяет использовать луч лазера, как и любую электромагнитную волну, для передачи информации. Так как с увеличением частоты волны увеличивается объем информации, который она может передавать, то лазерный луч может передавать в тысячи раз больше информации, чем радиоволны. В качестве приемников лазерного излучения используются фотоэлементы и фотосопротивления. Особенно большие преимущества дает использование оптической связи в космосе.  [14]

    Как и в ЭПР, в ЛМР для повышения чувствительности применяют магнитную модуляцию. При заданной частоте магнитной модуляции с помощью правильного выбора режима работы инфракрасного ( ИК) СО2 — лазера можно получить дополнительный выигрыш в чувствительности внутрирезонаторного ИК ЛМР примерно на 2 порядка. Исходя из этого в ИХФ АН СССР был создан комбинированный спектрометр ЭПР / / ЛМР, который представляет собой серийный радиоспектрометр ЭПР с лазерной приставкой ЛМР. Используется вся аппаратура ЭПР, к которой добавлены лазер и приемник лазерного излучения. Для выделения сигнала ЛМР он с детектора ЛМР подается на регистрирующую аппаратуру ЭПР. Метод ЭПР / ЛМР кроме аддитивного увеличения числа частиц, детектируемых каждым из методов, имеет ряд дополнительных преимуществ. Важнейшими из них являются: улучшение чувствительности метода ЛМР за счет использования модуляционной техники ЭПР и возможность измерения абсолютных концентраций радикалов каждым из этих методов. Автономно только ЭПР позволяет измерять концентрации атомов и радикалов. Остальные спектральные методы измеряют лишь относительные изменения концентраций.  [15]

    Страницы:      1

    www.ngpedia.ru

    Супергетеродинные приемники лазерного излучения

    Наиболее перспективными приемными устройствами в оптическом диапазоне волн, способными принимать частотно-модулированные и фазо-модулированные сигналы, измерять доплеровский сдвиг частот, осуществлять однополосный прием и т.д., считаются супергетеродинные приемники. Супергетеродинные приемники по сравнению с приемниками прямого усиления позволяют существенно уменьшить влияние фоновых засветок. Возможность подавления фонового излучения супергетеродинными приемниками обусловлена тем, что их полоса пропускания сравнительно невелика и определяется полосой пропускания радиотехнических цепей.

    В то же время приемники прямого усиления принимают сигналы (и помехи) во всей полосе пропускания оптического фильтра. Использование супергетеродинных приемников оптического диапазона в различных системах связи и локации позволяет также подавить темновые шумы фотодетектора и ослабить влияние шумов последующих каскадов путем выбора мощности сигнала гетеродина.

    Рассмотрим некоторые особенности супергетеродинных приемников оптического диапазона волн. Известно, что в радиодиапазоне энергия кванта hf значительно меньше энергии теплового излучения kT. Так, на длине волны 3 мм hf = 6,6×10-23 Дж, в то время как kT = 4×10-21 дж (при работе приемника при комнатной температуре). Следовательно, чувствительность приемников в радиотехническом диапазоне волн ограничивается тепловыми шумами.

    В оптическом диапазоне волн на длине волны 1 мкм hf = 2×10-19 Дж, т. е. тепловые шумы значительно меньше шумов, вызванных флуктуациями числа квантов. Следовательно, чувствительность приемников оптического диапазона ограничивается квантовыми флуктуациями.

    Мощность сигнала, минимально обнаруживаемого оптическими супергетеродинными приемниками, можно найти из выражения

    где h — постоянная Планка;

    f — частота излучения лазера;

    Δf — полоса пропускания приемника;

    q — квантовая эффективность детектора.

    Важной особенностью оптических супергетеродинных приемников является то, что мощность шумов приемника растет пропорционально мощности сигнала гетеродина. Чувствительность приемника при этом не ухудшается, так как с увеличением мощности гетеродина одновременно увеличивается мощность продетектированного сигнала. Этот эффект используют для подавления шумов приемника выбором необходимой мощности гетеродина. При некоторых значениях мощности гетеродина отношение сигнал/шум на выходе приемника может приближаться к отношению сигнал/шум нешумящего (идеального) приемника.

    В оптическом диапазоне волн важное значение имеет также амплитудно-фазовое распределение волн сигнала и гетеродина на чувствительной поверхности детектора. Обычно размеры чувствительной поверхности детектора значительно превышают длину волны принимаемого сигнала. Поэтому ток промежуточной частоты от различных участков поверхности детектора будет иметь разные фазы, что в итоге приводит к уменьшению тока промежуточной частоты на выходе смесителя.

    Для устранения этого явления необходимо, чтобы угол Θ между направлениями распространения волн сигнала и гетеродина

    где Д — диаметр освещенной поверхности детектора;

    λ — длина волны.

    Так, при λ = 1 мкм и Д = 2 мм угол Θ = 50″. Это условие накладывает жесткие требования на ориентацию и качество оптической системы.

    В супергетеродинных приемниках лазерного излучения в качестве смесителей могут быть использованы детекторы приемников прямого усиления, т. е. вакуумные фотоэлементы, фотоумножители, фотодиоды, фото-ЛБВ и фотосопротивления.

    К наиболее распространенным приборам, используемым в качестве смесителей, относятся фотоумножители. Их достоинством является то, что благодаря большому внутреннему усилению они работают при малых мощностях гетеродина. Частотная характеристика обычных фотоумножителей имеет ширину 100—200 Мгц, но может быть значительно увеличена за счет использования фотоумножителей со скрещенными полями или фото-ЛБВ. Основной недостаток фотоумножителей — низкая квантовая эффективность.

    Большую квантовую эффективность имеют фотокатоды, которые обеспечивают прием широкополосных сигналов. К недостаткам фотокатодов относят отсутствие внутреннего усиления сигнала и большую величину темнового тока.

    Из краткого рассмотрения достоинств и недостатков различного типа приемников следует, что супергетеродинные приемники наиболее перспективны. Они имеют лучшую избирательность, большую чувствительность и лучшее соотношение сигнал/шум.

    www.teh-lib.ru

    Лазерный уровень для улицы или как работать днём в ясную погоду

    Ни для кого не секрет, что с каждым годом лазерные уровни да и лазерный инструмент в целом, всё больше и больше проникают в нашу повседневную жизнь, заменяя собой устаревшие приборы, при работе с которыми надо иметь определённые знания и умения.

    Для работы с лазерным нивелиром не требуется ни каких определённых навыков и умений, с ним с лёгкостью сможет работать даже самый неподготовленный человек.


    Многие счастливые обладатели лазерных нивелиров уже оценили неоспоримые преимущества этих приборов при проведении работ по разметке в помещениях.

    Решение проблем с дневным и солнечным светом


    Рано или поздно у каждого пользователя лазерного уровня, возникает необходимость провести разметку на улице, это может быть любое строительство на приусадебном участке, в ландшафтном дизайне земельного участка или при строительстве гаража.


    И вот в час «Х» Вы включаете прибор на улице в дневное время, и с досадой обнаруживаете, что луча совершенно не видно уже на 5 метрах, при чём абсолютно не важно, дорогие это или дешёвые лазерные уровни. Да увы, солнечный дневной свет самый губительный для лазера этого класса, но есть несколько выходов из данной ситуации, смотрите их ниже.



    В этом случае Вам несомненно поможет приёмник лазерного луча! У большинства лазерных нивелиров есть клавиша, которая переводит прибор в специальный пульсирующий режим, при котором линии начинаю гореть на порядок тусклее. Именно эта функция позволяет работать с лазерным нивелиром на улице при любой степени освещённости.

    Приёмник лазерного излучения — это отдельный не большой прибор, они бывают разного размера, дизайна, с ЖК дисплеем и без. Приёмники лазерного излучения практически не поставляются в комплекте с лазерными уровнями, и приобретаются отдельно.

    Приёмники идут в комплекте практически с каждым ротационным лазерным нивелиром, это нивелиры предназначенные для работы на большие расстояния до 1000 метров!

    Приёмник лазерного излучения имеет специальный встроенный фотоэлемент, который улавливает лазерный луч и показывает его местоположение визуальным и звуковым сигналом, в тот момент, когда луча человеческим глазом не видно.

    Диапазон работы с приёмником у каждого лазерного нивелира (имеющего данную функцию) разный, но минимум начинается от 30 метров! Смотрите технические характеристики в обзорах приборов.

    Но есть и другие способы помимо непосредственно самого детектора, которые позволят поработать днём на улице с лазерным нивелиром. Полноценной альтернативой приёмнику можно назвать не все способы, но есть один действительно очень схожий и доступный вариант. Давайте рассмотрим каждый из методов по подробнее.

    1. Способ

    Это использовать какой-нибудь предмет с отражающей поверхностью, лучше всего подходит простая металлическая линейка. Если её повернуть под определённым углом, то лазерная линия будет хорошо видна.


    2. Второй вариант подходит только тем, у кого приборы имеют дополнительные лазерные точки, к примеру, как у недорогого китайского нивелира (на фото точка именно этой модели). Дело в том, что концентрация пучка в точке намного больше, чем в линии, поэтому лазерную точку отчётливо видно днём на улице на расстоянии до 15 метров в одну сторону.

    3. Способ подходит всем, с любой моделью нивелира. Как вы наверное уже догадались, это разметка в тёмное время суток, и чем темнее это время, тем дальше будет виден лазерный луч.

    Поэтому, если Вы задумались или собрались приобрести лазерный уровень, рекомендую перед покупкой сразу определить для себя, потребуется ли производить какие-либо работы на улице при дневном освещении, исходя из этого рассматривать нивелир с функцией или без функции «работы с приёмником».

    4. Самый интересный метод определения местоположения лазерного луча на больших расстояниях. Причём разметку можно делать на гораздо большем расстоянии, чем с приёмником, если таковой режим в Вашем нивелире есть.

    Да, надо отметить, что этот способ работает абсолютно с каждым лазерным построителем плоскостей, не важно есть у него режим работы с приёмником или нет!

    Итак, чтобы произвести разметку на улице, к примеру на 100 метрах нам понадобится простой сотовый телефон с фронтальной камерой, который на сегодняшний день есть практически у каждого.

    Далее для обнаружения лазерной линии включаем фронтальную камеру телефона и начинаем сканировать участок, где предположительно проходит линия. При точном попадании лазерного луча на фронтальную камеру, на экране телефона будет видна яркая точка, которая при небольшом смещении телефона вверх или вниз будет угасать.

    В тот момент, когда на экране свечение точки будет самым ярким, мы и делаем отметку ровно на против глазка камеры.

    Таким образом Вы получаете разметку с минимальной погрешностью, с таким же принципом работы, как и лазерный приёмник.

    Для лучшего представления метода, рекомендуем посмотреть следующие видео:

    Видео работы с лазерным нивелиром на улице

    Видео обзор приёмника лазерного луча ADA LR50

    Рекомендуемые обзоры и статьи

    Какие, по Вашему мнению, ещё минусы у этого прибора? Ваш отзыв очень важен для людей.

    Вступайте в наш Telegram канал и Группу в Контакте, и Вы первыми узнаете о свежих обзорах лазерных нивелиров! Мы надеемся, что наши обзоры помогут Вам определится с выбором и сэкономить деньги.

    www.laser-level.ru

    Приемник лазерного излучения

     

    Приемник лазерного излучения предназначен для измерения энергии импульсного оптического излучения, в том числе и лазерного. Сущность: приемник лазерного излучения содержит установленные последовательно в механическом контакте прозрачную для принимаемого излучения пластину-поглотитель, промежуточный элемент с фланцем и акустический датчик, на обеих поверхностях которого выполнены электроды, причем промежуточный элемент выполнен в виде усеченного конуса, основание которого превосходит поперечные размеры пластины, а верхнее сечение выполнено равным сечению акустического датчика, при этом толщина промежуточного элемента выбрана из соотношения (D-d)/h2<0,4, где D поперечный размер основания усеченного конуса промежуточного элемента; d поперечный размер сечения акустического датчика; h2 толщина промежуточного элемента. 1 ил.

    Изобретение относится к технике оптических измерений, в частности к средствам измерения энергии импульсов оптического излучения, в том числе лазерного.

    Известен приемник лазерного излучения, используемый для измерения энергии импульсов лазерного излучения. Этот приемник выполнен в виде расположенных последовательно плоскопараллельного оптического элемента (пластины), поглощающего экрана, промежуточного элемента с фланцем, акустического датчика и регистратора, подключенного к электродам датчика. Недостатком этого приемника является недостаточно большая площадь входной апертуры приемника, максимальный размер которой не может превышать размер акустического датчика (его размеры не превышают обычно 40-50 мм, при больших размерах происходит увеличение разброса значений коэффициента преобразования по площади датчика), а в некоторых случаях, например при использовании приемника в технологических системах, требуется увеличение диаметра входной апертуры до 100 мм и более. Цель изобретения расширение поля зрения. На чертеже показан приемник в разрезе. Приемник содержит плоскопараллельную пластину (оптический элемент) 1, поглощающий экран 2, промежуточный элемент 3 с фланцем 4, акустический датчик 5 с металлизированными обкладками 6 и 7 и регистратор (на чертеже не показан), подключенный к металлизированным обкладкам 6 и 7 датчика 5. В приемнике механический контакт плоскопараллельной пластины 1 с поверхностью поглощающего экрана 2 может быть выполнен с использованием слоя 8 жидкости, прозрачной для исследуемого излучения. Плоскопараллельная пластина 1 выполнена из материала, прозрачного (частично) для исследуемого излучения Е (для = 10 6 мкм -ZnSe, BaF2, для = 0,63 мкм стекло), и имеет полированные грани. Размер ее (диаметр) больше или равен апертуре приемника и размеру (диаметру) промежуточного элемента 3, обращенного к излучению Е. Промежуточный элемент 3 имеет форму усеченного конуса, основание которого совпадает с плоскостью поглощающего экрана 2 и равно по размеру (диаметру) D, а верхнее основание совпадает по размеру (диаметру) d с размером акустического датчика 5. Крепление пластины 1 может быть произведено с помощью клея к поглощающему экрану 2 или промежуточному элементу 3. Поглощающий экран 2 выполнен из вещества, хорошо поглощающего исследуемое излучение, например графита, и укреплен в углублении промежуточного элемента. Плоскость фланца 4 элемента 3 совпадает с плоскостями поглощающего экрана 2 и плоскопараллельной пластины 1. Фланец 4 может иметь отверстия для закрепления приемника. Толщины плоскопараллельной пластины 1 h1, промежуточного элемента 3 h2, акустического датчика 5 (высота цилиндра) h3 выбирают из соотношений h1 c1/4f, h2 c2/4f, h3 c3/2f, где с1, с2, с3 скорости звука в материалах оптического элемента 1, промежуточного элемента 3, цилиндра датчика 5 соответственно; f резонансная частота акустического датчика. Акустический датчик 5 может быть заключен в экран и снабжен выводными контактами. В качестве регистратора может быть использован селективный усилитель типа У2-8 и осциллограф типа С1-48. Выход датчика 5 подключен к входу регистратора. В приемнике механический контакт оптического элемента 1 с поверхностью поглощающего экрана 2 может быть выполнен с использованием слоя 8 жидкости, прозрачной для исследуемого излучения, вводимой в зазор между оптическим элементом 1 и поглощающим слоем экрана 2. Экран 2 с поглощающим слоем может быть выполнен в виде смеси с эпоксидной смолой, заформованной в углубление промежуточного элемента 3. Оптический элемент имеет акустическую толщину на рабочей частоте f -/4 (2n-1), промежуточный элемент /4 (2n-1), акустический датчик (пьезоэлемент) /2 (2n-1), где n 1, 2, 3. Наличие коэффициента (2n-1) не вносит изменений принципиального характера, но позволяет сделать конструкцию более удобной. Приемник работает следующим образом. Исследуемое излучение Е падает на плоскопараллельную пластину 1 и через нее на поглощающий экран 2. Это излучение (импульс) поглощается поверхностным слоем экрана 2 и возбуждает продольную акустическую волну, которая проходит по промежуточному элементу 3 с уменьшающимся по ходу сечением и попадает на акустический датчик 5. Из теории следует, что передаточная функция приемника для случая жесткой границы поглощающего слоя на низких частотах больше, чем в случае свободной границы. Поэтому использование прозрачной пластины 1 перед поглощающим слоем экрана 2 позволяет создать жесткую границу, что позволяет повысить чувствительность. Введение промежуточного элемента 3 и выбор толщин h1, h2, h3 позволяют установить положение узла скорости (V 0) на границе прозрачной и поглощающей сред и производить закрепление приемника на фланце, плоскость которого располагается в узле скорости (V 0). Толщина поглощающего слоя может быть выбрана достаточно малой (0,5-1 мм) по сравнению с длиной волны звука и не учитываться в расчетах. Значения h1, h2, h3 выбраны из условия минимального значения скорости (V 0) в зоне фланца и максимальных значений скорости ( Vmax) на обкладках акустического датчика с учетом периодичности функции (коэффициент (2n-1), n 1, 2, 3). Соотношение между D, d и h2 определяется из условия (D d)/h2 В конструкции приемника обеспечены условия повышения чувствительности за счет концентрации звуковой волны и расширения функциональных возможностей приемника путем увеличения его входной апертуры. Изготовлен и испытан приемник излучения, выполненный в соответствии с описанием на лазере ЛТИПЧ-5 с = 1,06 мкм, Е 5 мДж, л 25 нс. В конструкции приемника d 40 мм, D 120 мм, h1 13 мм, h2 200 мм, h3 18 мм. Материал датчика ЦТС-19. Испытания показали, что приемник имеет более широкие функциональные возможности: диаметр входной апертуры D 120 мм при диаметре акустического датчика d 40 мм, остальные его параметры соответствуют параметрам прототипа. Предлагаемый приемник может быть использован в измерительных системах, например, лидарного типа.

    Формула изобретения

    ПРИЕМНИК ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий установленные последовательно в механическом контакте прозрачную для принимаемого излучения пластину, поглотитель, промежуточный элемент с фланцем и акустический датчик, с обеих поверхностей которого выполнены электроды, отличающийся тем, что, с целью расширения поля зрения, промежуточный элемент выполнен в виде усеченного конуса, основание которго превосходит поперечные размеры пластины, а верхнее сечение выполнено равным сечению акустического датчика, при этом толщина промежуточного элемента выбрана из соотношения ( D -d ) / h22 толщина промежуточного элемента.

    РИСУНКИ

    Рисунок 1

    www.findpatent.ru

    Приемник лазерного излучения | Банк патентов

    Изобретение относится к технике оптических измерений, в частности к средствам измерения энергии импульсов лазерного излучения, которые могут быть применены в различных областях техники и народного хозяйства, в частности в медицине.

    Известен приемник лазерного излучения, используемый для измерения энергии импульсов лазерного излучения (патент RU 2046305, G 01 J 5/50, 1995 г.). Этот приемник выполнен в виде расположенных последовательно плоскопараллельного оптического элемента (входного окна), поглотителя энергии в форме поглощающего экрана, промежуточного элемента с фланцем, акустического датчика и регистратора, подключенного к электродам датчика.

    Недостатком этого приемника является использование твердотельного поглотителя, характеризуемого поверхностным поглощением энергии излучения. При этом существенные ограничения на верхний уровень измеряемых энергий накладывает наличие абляции (испарения) материала поглотителя при облучении его импульсом мощного лазерного излучения. Кроме того, при больших размерах плоскопараллельного оптического элемента /входного окна/ (˜30-60 мм) происходит увеличение разброса значений коэффициента преобразования по площади акустического датчика. Особенно это проявляется при использовании приемника в технологических системах, где требуется увеличение диаметра входной апертуры до 100 мм и более.

    Для расширения диапазона измеряемых энергий в сторону их существенного увеличения разработан приемник лазерного излучения, содержащий установленные последовательно в механическом контакте прозрачную для принимаемого излучения пластину, жидкостной поглотитель излучения, обладающий объемным поглощением падающего излучения, и акустический датчик, а также содержащий последовательно расположенные диафрагму и рассеиватель, установленные с воздушным зазором перед плоскопараллельной пластиной. Приемник дополнительно может быть снабжен регистратором, подключенным к пьезодатчику, а также содержать синхронизирующий фотоприемник, осуществляющий запуск регистратора. Кроме того, приемник дополнительно может содержать емкостной делитель напряжения с переключаемыми пределами измерения, установленный на его выходе и подключенный к регистратору. Предпочтительно в приемнике использовать диафрагму с диаметром, равным 1/2-1/3 от диаметра входного окна. При этом толщина жидкого поглотителя составляет 0.3-0.5 от величины расстояния между рассеивателем и входным окном.

    На чертеже показан приемник в разрезе.

    Приемник содержит ограничивающую диафрагму 1, рассеиватель падающего излучения 2, воздушный промежуток 3, плоскопараллельную пластину (входное окно) 4, слой жидкости — поглотителя 5, акустический датчик (пьезоэлемент) 6 с металлизированными обкладками 7 и 8.

    Плоскопараллельная пластина выполнена из материала, прозрачного для исследуемого излучения (в выбранном диапазоне длин волн), и имеет полированные грани. Размер ее (диаметр) соответствует апертуре приемника и размеру (диаметру) герметичной полости 5, заполненной жидкостью — поглотителем;

    Все вышеперечисленные детали датчика (1-8) установлены внутри разъемного корпуса (на чертеже корпус показан схематически тонкими линиями), полость 5, заполненная жидким поглотителем, герметизирована силиконовой смазкой. Пьезоэлемент 6 и потенциометрические провода, передающие сигнал с обкладок 7, 8 на регистрирующий прибор, электрически изолированы от корпуса.

    Диаметр диафрагмы 1 составляет ˜1/2 от диаметра входного окна, толщина рассеивателя 2 и размер воздушной полости 3 подбираются таким образом, чтобы при полусферическом характере рассеяния все падающее излучение равномерно распределялось по поверхности входного окна 4 и далее поглощалось в объеме жидкого поглотителя, заполняющего полость 5. Толщины плоскопараллельной пластины (входного окна) 4 -«H 1» и акустического датчика 6 -«Н 2» выбирают из соотношений:

    H 1=C1/4F, Н22/2F,

    где C1 , C2 — скорости звука в материалах оптического элемента 4 и акустического датчика 6 соответственно;

    «F» — резонансная частота акустического датчика.

    Акустический датчик 6 может быть заключен в экран и снабжен выводными контактами.

    В качестве регистратора может быть использован любой запоминающий цифровой осциллограф с частотой дискретизации более 10 МГц.

    Оптический элемент (входное окно) имеет акустическую толщину на рабочей частоте F-L/4-(2n-1), акустический датчик (пьезоэлемент) — L/2·(2n-1), где n=1, 2, 3…, a L — длина волны падающего лазерного излучения. Наличие коэффициента (2n-1) не вносит изменений принципиального характера, но позволяет сделать конструкцию более удобной.

    Приемник работает следующим образом.

    Исследуемое излучение через диафрагму 1 падает на рассеиватель, который на толщине воздушной полости 3 равномерно распределяет излучение по поверхности входного окна 4, далее излучение поглощается в объеме жидкости, заполняющей, герметичную полость 5. Термализация энергии лазерного импульса в поглотителе приводит к генерации акустического импульса, который регистрируется пьезоэлементом. При достаточно больших размерах лазерного пучка (при входных окнах ˜30-60 мм из-за неравномерности в распределении энергии по сечению пучка) происходит увеличение разброса значений коэффициента преобразования по площади акустического датчика. Для компенсации этого эффекта перед входным окном установлен рассеиватель. В качестве объемно поглощающей жидкости могут быть использованы продукты нефтеперегонки, технические, силиконовые масла. Использование объемно поглощающей жидкости позволяет существенно расширить диапазон измеряемых энергий лазерного импульса в сторону их увеличения. Жидкий поглотитель в отличие от твердотельного (также поглощающего в объеме) не обладает упругостью. Поглощение энергии приводит к генерации акустического импульса пропорционально величине коэффициента объемного расширения жидкости. При этом, в отличие от твердотельного поглотителя, не индуцируются термические напряжения, которые при определенном уровне поглощенной энергии могут привести к механическому разрушению самого поглотителя. Такое решение позволяет проводить прямые измерения датчиком энергии в мощных лазерных пучках, при этом ограничения по измеряемой мощности импульса определяются оптическим пробоем используемых оптических материало⠘109 Вт/см2. Толщина слоя жидкого поглотителя может быть выбрана в пределах ˜5-8 мм, расстояние между рассеивателем и входным окном ˜10-15 мм.

    Изготовлен и испытан датчик энергии импульса лазерного излучения, выполненный в соответствии с описанием, размер входного окна составляет ˜60мм, а величина измеренной энергии лазерного импульса в прямом пучке составила ˜10.0 Дж (длительность импульса ˜25 нс), при этом данным датчиком можно гарантированно измерять энергию лазерного импульса в прямом пучке ˜100 Дж. Датчик не имеет аналогов при работе с высокоэнергетическими импульсами лазерного излучения.

    В датчике, например, может быть использовано окно из оптического BaF2 в сочетании с силиконовым маслом в качестве поглотителя. При малых величинах энергии импульса ˜10-5 Дж предпочтительно использовать датчик с меньшей апертурой и, соответственно, большей величиной чувствительности.

    Испытания показали, что датчик является достаточно универсальным прибором широкого применения, тем не менее, тип используемых конструкционных материалов: материал и диаметр входного окна, тип пьезоэлемента, толщина и тип поглотителя определяются конкретными условиями измерения энергии (длиной волны лазерного излучения) и эксплуатации.


    bankpatentov.ru