激光仪器检测（测距仪、全站仪、甲烷探测仪等

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2022-01-21 20:21:37

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一、概述

1969年7月美国第一次登月，在月球表面安装了一个类似镜子的后向反射器装置，在地球上向该装置发射激光，人类测得了精确的地月距离。不过激光并没有停留在测距这一单一的用途上，密集的激光束可以将被测物体的每一个细节都精确的建模还原，很快便被应用在了测绘、文物保护、3D建模等领域。
应用最广泛的测绘，将高精度的激光雷达安置在汽车、飞机甚至卫星上可以对大范围的地形地貌进行精确的还原，并且激光可以穿过狭窄的缝隙，因此在植被覆盖的地表也能够探测到植被下方的详细地貌，这是其他测绘雷达等无法比拟的优势。
2007年，自动驾驶车载激光雷达正式登场。
至此，测距、测绘、建模、自动驾驶、避障、对象识别为目前激光雷达的最常使用场景。

激光仪器检测（测距仪、全站仪、甲烷探测仪等(图1)

二、作用机制例举

激光测距仪（全站仪）：类似激光飞行时间（dTOF）激光雷达和相位偏移（iTOF）激光雷达。按照测距方法分为相位法测距仪和脉冲法测距仪，脉冲式激光测距仪是在工作时向目标射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。相位法激光测距仪是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离。
激光甲烷探测仪：内置激光发射器，发射的激光束波长与甲烷的大吸收波长相等。如遇甲烷分子，部分激光将被甲烷分子吸收，通过测量吸收率即可知道甲烷的浓度。探测激光一般为红外激光，甲烷探测仪一般还会设置一个可见激光，用来指示探测位置区域。
激光干涉仪（测振仪）：激光干涉一般分为单频和双频率，从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机算出可动反射镜的位移量L。
激光指示器（笔）、定位器、准直器：最简单的激光应用，利用激光的高亮度、准直性。用以指示和定位对象。

三、激光产品执行标准

激光因为其高能量和高亮度，存在极大的人眼、皮肤、火灾的隐患。以上例举激光仪器及其他未例举但类似的激光应用类仪器，激光安全等级认证为产品质量第一标准，也是国内和国际共识的产品必须执行标准。
由于此类激光仪器的应用大多为直接将激光发射到人员可直接触及环境中，对人体特别是人眼安全有不可逆的危害。而此类产品又和机加工、医疗美容等激光应用不同，大多无法预设联锁机制。所以此类激光的等级必须符合人眼可视或短期可视（一般预设人眼眨眼躲避时间0.25秒）。

四、激光安全认证标准

国际标准：IEC 60825-1
中国标准：GB 7247.1
美国FDA标准：21CFR 1040.010

五、激光安全等级要求

由于前述激光仪器大多情况无法设置异常联锁，无法自动识别激光照射是否对准人眼。此类仪器要求激光安全等级必须符合人眼可视或短期可视（一般预设人眼眨眼躲避时间0.25秒）。
激光指示类（可见）激光仪器和应用，不得超过2类（Class 2）（中国、日本、韩国均有此类标准或法规要求）。
激光探测类（不可见）激光仪器和应用，不得超过1类（Class 1）（虽大多未列明，但由于不可见激光有非常高的概率被观察者直视，必须为长时间观察无危害的激光）。
未列明的指示激光，依照激光安全等级分类的安全要求，最高不得超过3R类（Class 3R）。

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