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便携式四合一气体检测仪应用的基础

来源: 发布时间:2022-03-08 445 次浏览

  四合一气体检测仪由于产生的机理与其他光源有很大的不同,具有一系列优异特性。首先,激光的谱线宽度很窄,具有良好的单色性,或者说它的时间相干性很高,根据这一特性,可以用于长度基准、测量和检测,不仅方便快捷,还可以获得很高的精度。例如国际计量局就选用了He-Ne激光器所产生的单色波长来定义长度单位“米”。其次,具有很强的方向性,激光束几乎是平行准直的,由此而及的激光测距、测速、准直导向等应用广泛开展起来。极小的发散角使得激光束具有高亮度,一个He - Ne激光器以10 mW的功率可以产生比太阳高几千倍的亮度。良好的方向性和高亮度使得激光束的能量在空间高度集中,这正是激光材料加工和激光核聚变的应用基础。具有很高的空间相干性,激光全息和激光无损检测等应用都基于此。当然,在实际应用中,激光几个方面的特性不能截然分开,它们相辅相成,成为激光在各个领域应用的基础和依据。

    1.高方向性和空间相干性

    光源的方向性通常采用光束的平面发散角臼评价,光源发光面所发出光线中,两光纤直径的大夹角,一般用20表示,曰角越小,光源的方向性越好。

    普通光源发出的光都是非定向的,向空间四面八方辐射,不能集中在确定的方向上发散到较远的地方,电灯泡发光其发散角几乎达360。照明距离过短,因此常需要连接辅助的光学系统,如采用定向聚光反射镜的探照灯,其光束的平面发散角约为10 rad,而其发射口径为1mm左右,相当于光束传输到1km外,光斑直径扩至10m左右。四合一气体检测仪的高方向性是由其产生的物理过程决定的,而其所能达到的小光束发散角受衍射效应的限制,一般情况下应不小于衍射极限角钆。在近似情况下,激光器所输出的平面发散角口等于光束的衍射角,则有A表示波长,D表示光束直径。

   四合一气体检测仪的发散角一般可达mrad量级甚至更小,即光束经过同样Im的发射口径,传输至100 km外时光斑直径仅仅扩至几米。由于激光的高方向性,可实现远距离传输强光束的目的,因此激光在远距离通信、测距、导航等应用方面具有明显的优越性。

    在实际应用中, 四合一气体检测仪通常是根据四合一气体检测仪束沿光传播路径上,光束横截面内的功率或者能量在空间二维方向上的分布曲线的宽度来确定平面发散角的大小。

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