লেজার সেন্সরের নীতি এবং প্রয়োগ

লেজার সেন্সর হল সেন্সর যা পরিমাপের জন্য লেজার প্রযুক্তি ব্যবহার করে। এটি একটি লেজার, একটি লেজার ডিটেক্টর এবং একটি পরিমাপ সার্কিট নিয়ে গঠিত। লেজার সেন্সর একটি নতুন ধরনের পরিমাপ যন্ত্র। এর সুবিধা হল এটি অ-যোগাযোগ দূর-দূরত্বের পরিমাপ, দ্রুত গতি, উচ্চ নির্ভুলতা, বড় পরিসর, শক্তিশালী অ্যান্টি-লাইট এবং বৈদ্যুতিক হস্তক্ষেপ ক্ষমতা ইত্যাদি উপলব্ধি করতে পারে।
লাইট এবং লেজার লেজারগুলি 1960 এর দশকে আবির্ভূত হওয়া সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈজ্ঞানিক এবং প্রযুক্তিগত অর্জনগুলির মধ্যে একটি। এটি দ্রুত বিকশিত হয়েছে এবং জাতীয় প্রতিরক্ষা, উৎপাদন, ওষুধ এবং অ-বৈদ্যুতিক পরিমাপের মতো বিভিন্ন দিকগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। সাধারণ আলো থেকে ভিন্ন, একটি লেজার দ্বারা একটি লেজার তৈরি করা প্রয়োজন। লেজারের কার্যকারী পদার্থের জন্য, স্বাভাবিক অবস্থায়, বেশিরভাগ পরমাণু একটি স্থিতিশীল নিম্ন শক্তি স্তর E1-এ থাকে। উপযুক্ত কম্পাঙ্কের বাহ্যিক আলোর ক্রিয়ায়, নিম্ন শক্তি স্তরের পরমাণুগুলি ফোটন শক্তি শোষণ করে এবং উচ্চ শক্তি স্তর E2-এ রূপান্তর করতে উত্তেজিত হয়। ফোটন শক্তি E=E2-E1=hv, যেখানে h হল প্লাঙ্কের ধ্রুবক এবং v হল ফোটন ফ্রিকোয়েন্সি। বিপরীতভাবে, কম্পাঙ্ক v সহ আলোর আবেশের অধীনে, শক্তি স্তর E2-এ পরমাণুগুলি শক্তি মুক্ত করতে এবং আলো নির্গত করতে একটি নিম্ন শক্তি স্তরে স্থানান্তরিত হবে, যাকে উদ্দীপিত বিকিরণ বলা হয়। লেজার প্রথমে একটি উচ্চ শক্তি স্তরে (অর্থাৎ জনসংখ্যার বিপরীত বন্টন) কার্যকারী পদার্থের পরমাণুগুলিকে অস্বাভাবিকভাবে তৈরি করে, যা উদ্দীপিত বিকিরণ প্রক্রিয়াকে প্রভাবশালী করে তুলতে পারে, যাতে কম্পাঙ্ক v-এর প্ররোচিত আলো উন্নত হয় এবং এর মধ্য দিয়ে যেতে পারে। সমান্তরাল আয়না শক্তিশালী উদ্দীপিত বিকিরণ উৎপন্ন করার জন্য তুষারপাত-টাইপ অ্যামপ্লিফিকেশন গঠিত হয়, যাকে লেজার বলা হয়।

লেজারের 3টি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে:
1. উচ্চ প্রত্যক্ষতা (অর্থাৎ, উচ্চ প্রত্যক্ষতা, আলোর গতির ছোট অপসারণ কোণ), লেজার বিমের সম্প্রসারণ পরিসর কয়েক কিলোমিটার থেকে মাত্র কয়েক সেন্টিমিটার দূরে;
2. উচ্চ একরঙাতা, লেজারের ফ্রিকোয়েন্সি প্রস্থ সাধারণ আলোর চেয়ে 10 গুণ বেশি ছোট;
3. উচ্চ উজ্জ্বলতা, লেজার বিম কনভারজেন্স ব্যবহার করে কয়েক মিলিয়ন ডিগ্রি সর্বোচ্চ তাপমাত্রা তৈরি করা যেতে পারে।

লেজারগুলি কার্যকারী পদার্থ অনুসারে 4 প্রকারে বিভক্ত করা যেতে পারে:
1. সলিড-স্টেট লেজার: এর কার্যকারী পদার্থ কঠিন। সাধারণত ব্যবহৃত হয় রুবি লেজার, নিওডিয়ামিয়াম-ডোপড ইট্রিয়াম অ্যালুমিনিয়াম গারনেট লেজার (যেমন YAG লেজার) এবং নিওডিয়ামিয়াম গ্লাস লেজার। তারা মোটামুটি একই গঠন আছে, এবং ছোট, মজবুত, এবং উচ্চ ক্ষমতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়. নিওডিয়ামিয়াম-গ্লাস লেজারগুলি বর্তমানে সর্বোচ্চ পালস আউটপুট পাওয়ার সহ ডিভাইস, যা দশ মেগাওয়াট পর্যন্ত পৌঁছেছে।
2. গ্যাস লেজার: এর কার্যকারী পদার্থ হল গ্যাস। এখন বিভিন্ন গ্যাসের পরমাণু, আয়ন, ধাতব বাষ্প, গ্যাসের অণু লেজার রয়েছে। সাধারণত ব্যবহৃত হয় কার্বন ডাই অক্সাইড লেজার, হিলিয়াম নিয়ন লেজার এবং কার্বন মনোক্সাইড লেজার, যা সাধারণ স্রাব টিউবের মতো আকৃতির, এবং স্থিতিশীল আউটপুট, ভাল একরঙাতা এবং দীর্ঘ জীবন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, তবে কম শক্তি এবং কম রূপান্তর দক্ষতার সাথে।
3. তরল লেজার: এটিকে চেলেট লেজার, অজৈব তরল লেজার এবং জৈব ডাই লেজারে ভাগ করা যেতে পারে, যার মধ্যে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হল জৈব ডাই লেজার, এর সবচেয়ে বড় বৈশিষ্ট্য হল তরঙ্গদৈর্ঘ্য ক্রমাগত সামঞ্জস্যযোগ্য।
4. সেমিকন্ডাক্টর লেজার: এটি একটি অপেক্ষাকৃত তরুণ লেজার, এবং আরও পরিপক্ক একটি হল GaAs লেজার। এটি উচ্চ দক্ষতা, ছোট আকার, হালকা ওজন এবং সাধারণ গঠন দ্বারা চিহ্নিত করা হয় এবং এটি বিমান, যুদ্ধজাহাজ, ট্যাংক এবং পদাতিক বাহিনী বহনের জন্য উপযুক্ত। রেঞ্জফাইন্ডার এবং দর্শনীয় স্থানে তৈরি করা যেতে পারে। যাইহোক, আউটপুট শক্তি ছোট, দিকনির্দেশনা দুর্বল, এবং এটি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়।

লেজার সেন্সর অ্যাপ্লিকেশন
উচ্চ নির্দেশকতা, উচ্চ একরঙাতা এবং লেজারের উচ্চ উজ্জ্বলতার বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে অ-যোগাযোগ দূর-দূরত্বের পরিমাপ উপলব্ধি করতে পারে। লেজার সেন্সরগুলি প্রায়শই দৈর্ঘ্য, দূরত্ব, কম্পন, গতি এবং অভিযোজনের মতো শারীরিক পরিমাণের পরিমাপের পাশাপাশি বায়ুমণ্ডলীয় দূষণকারীর ত্রুটি সনাক্তকরণ এবং পর্যবেক্ষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।
লেজারের দৈর্ঘ্য পরিমাপ:
দৈর্ঘ্যের সুনির্দিষ্ট পরিমাপ নির্ভুল যন্ত্রপাতি উত্পাদন শিল্প এবং অপটিক্যাল প্রক্রিয়াকরণ শিল্পের অন্যতম প্রধান প্রযুক্তি। আধুনিক দৈর্ঘ্য পরিমাপ বেশিরভাগ আলোক তরঙ্গের হস্তক্ষেপের ঘটনা ব্যবহার করে বাহিত হয় এবং এর নির্ভুলতা প্রধানত আলোর একরঙাতার উপর নির্ভর করে। লেজার হল সবচেয়ে আদর্শ আলোর উৎস, যা অতীতের সেরা একরঙা আলোর উৎস (ক্রিপ্টন-৮৬ ল্যাম্প) থেকে 100,000 গুণ বেশি বিশুদ্ধ। অতএব, লেজারের দৈর্ঘ্য পরিমাপ পরিসীমা বড় এবং নির্ভুলতা উচ্চ। অপটিক্যাল নীতি অনুসারে, একরঙা আলোর সর্বোচ্চ পরিমাপযোগ্য দৈর্ঘ্য L, তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ এবং বর্ণালী রেখার প্রস্থ δ হল L=λ/δ এর মধ্যে সম্পর্ক। সর্বাধিক দৈর্ঘ্য যা একটি ক্রিপ্টন-86 বাতি দিয়ে পরিমাপ করা যায় 38.5 সেমি। দীর্ঘ বস্তুর জন্য, এটি বিভাগে পরিমাপ করা প্রয়োজন, যা সঠিকতা হ্রাস করে। যদি একটি হিলিয়াম-নিয়ন গ্যাস লেজার ব্যবহার করা হয় তবে এটি দশ কিলোমিটার পর্যন্ত পরিমাপ করতে পারে। সাধারণত কয়েক মিটারের মধ্যে দৈর্ঘ্য পরিমাপ করুন এবং এর নির্ভুলতা 0.1 মাইক্রনে পৌঁছাতে পারে।
লেজার রেঞ্জিং:
এর নীতি রেডিও রাডারের মতই। লেজারটি লক্ষ্যবস্তুতে লক্ষ্য করে এবং চালু করার পরে, এর রাউন্ড-ট্রিপ সময় পরিমাপ করা হয় এবং তারপর রাউন্ড-ট্রিপ দূরত্ব পেতে আলোর গতি দ্বারা গুণ করা হয়। যেহেতু লেজারের উচ্চ দিকনির্দেশনা, উচ্চ একরঙাতা এবং উচ্চ শক্তির সুবিধা রয়েছে, এগুলি দীর্ঘ দূরত্ব পরিমাপ করার জন্য, লক্ষ্যের অভিযোজন নির্ধারণের জন্য, গ্রহণকারী সিস্টেমের সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাতকে উন্নত করতে এবং পরিমাপের নির্ভুলতা নিশ্চিত করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। . ক্রমবর্ধমান মনোযোগ পেয়েছে। লেজার রেঞ্জফাইন্ডারের ভিত্তিতে তৈরি করা লিডার কেবল দূরত্ব পরিমাপ করতে পারে না, তবে লক্ষ্যের আজিমুথ, গতি এবং ত্বরণও পরিমাপ করতে পারে। রাডার, 500 থেকে 2000 কিলোমিটারের মধ্যে, ত্রুটি মাত্র কয়েক মিটার। বর্তমানে, রুবি লেজার, নিওডিয়ামিয়াম গ্লাস লেজার, কার্বন ডাই অক্সাইড লেজার এবং গ্যালিয়াম আর্সেনাইড লেজারগুলি প্রায়ই লেজার রেঞ্জফাইন্ডারের জন্য আলোর উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

লেজারের কম্পন পরিমাপ:
x
লেজারের গতি পরিমাপ:
এটি ডপলার নীতির উপর ভিত্তি করে একটি লেজার বেগ পরিমাপ পদ্ধতিও। লেজার ডপলার ফ্লোমিটার (লেজার ফ্লোমিটার দেখুন) বেশি ব্যবহার করা হয়, যা বায়ু টানেলের বায়ুপ্রবাহের বেগ, রকেট জ্বালানী প্রবাহের বেগ, বিমানের জেট বায়ুপ্রবাহের বেগ, বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুর গতি এবং কণার আকার এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অভিসারী গতি ইত্যাদি পরিমাপ করতে পারে।