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第一章 激光的基本知识1

第一节 光的基本知识1

1-1-1 光的产生1

1．光源1

2．原子能级1

目录1

3．原子的激发与跃迁2

4．光的发射2

1-1-2 光的传播3

1．光的电磁波本质3

2．光的速度3

3．光的反射、折射及全反射4

4．光的干涉5

6．光的偏振7

5．光的衍射7

1-1-3 光对物质的作用8

1．光热效应8

2．光的化学效应8

3．光压9

4．光电效应9

5．光发光效应9

1-1-4 光的波动—微粒二象性10

第二节 激光的特性及产生10

1-2-1 激光的特性10

1．亮度极高10

2．方向性强11

3．单色性好11

1-2-2 激光的产生12

1．原子能级的正常状态分布12

4．相干性强12

2．受激吸收与受激辐射13

3．受激辐射过程13

4．能级平均寿命14

5．工作物质的原子能级反常分布——粒子数反转14

6．光学谐振腔15

第三节 激光器及其应用技术基础16

1-3-1 激光器16

1．氦-氖激光器17

2．固体激光器26

3．半导体激光器27

1-3-2 激光束发散角的控制29

1．改善激光管的设计29

2．采用发射光学系统30

1-3-3 激光束的漂移及其控制31

1．引起激光束漂移的原因32

2．抑制激光束漂移的措施33

1-3-4 激光束的探测33

1．直视探测——目测33

2．激光束的光电探测34

3．激光束的其它探测方法38

4．提高信噪比的措施39

5．抗日光饱和干扰措施41

1-3-5 大气对激光束传输的影响及其控制43

1．大气衰减效应43

2．大气湍流效应44

3．对大气影响的控制措施45

1-3-6 激光的防护46

1．激光对有机体的作用因素46

2．激光对眼睛的损害46

3．激光防护标准47

4．对激光的防护措施48

第一节 激光导向49

2-1-1 激光导向的设备49

第二章 横向激光束的应用49

1．激光导向仪50

2．靶标51

3．自动导向机构52

2-1-2 应用举例54

1．地下掘进54

2．顶管施工57

3．水上打桩57

4．管道敷设60

5．水下管道敷设61

2-2-1 激光准直仪63

1．激光水准仪63

第二节 激光准直63

2．高稳定、高精度激光准直系统67

3．衍射式激光准直系统67

2-2-2 应用举例72

1．抄平与放线72

2．高级饰面板安装72

3．铁轨校正73

4．大型机械设备安装73

5．跑道与道路施工74

6．混凝土桩的冲击沉降观测74

7．工程结构位移测量75

8．路面磨损及沉降观测76

9．桥梁测振76

10．大坝变形观测77

11．精密水准测量78

第一节 施工导向79

第三章 铅直激光束的应用79

1．串联式激光铅直仪80

3-1-1 导向用激光铅直仪80

2．折叠式激光铅直仪81

3-1-2 应用举例81

1．烟囱滑模定中（导向）81

2．双曲线冷却塔定中83

3．双曲线拱坝滑模导向93

4．竖井施工93

第二节 铅直测量94

3-2-1 铅直测量用激光仪器94

1．ZPJP-77型自动安平激光平面仪做激光铅直仪使用的特点94

2．JQ-1型激光铅直仪94

1．检校毛主席纪念堂廊柱模板铅直度96

2．自动化仓库天轨与地轨共铅直面校正96

3-2-2 应用举例96

3．发射塔电梯导轨校正97

4．电梯导轨安装质量的自动检测97

5．325米气象塔铅直度测量98

6．高耸建筑风荷载位移测量99

第三节 烟囱滑模激光自动控制铅直度102

3-3-1 烟囱滑模激光自动控制系统的构造和原理102

3 3-2 自动纠偏系统103

1．激光铅直仪103

2．激光接收靶——中心靶103

3．调偏机构104

3-3-3 自动纠扭系统105

1．激光铅直仪105

2．纠扭靶105

3．纠扭机构106

3-3-4 自动调平系统107

3-3-5 基本电路108

1．差分放大器108

2．整形电路108

3．逻辑门与开关单元电路108

4．间隙开关电路108

5．稳压电源109

3-3-6 工程实例109

第四节 反射式多点铅直激光导向109

3-4-1 仪器与设备109

1．基准激光束发射器110

2．铅直反射器110

3．测尺——靶标112

4．现场校正设备113

2．动态扫描光迹观测114

1．静态光斑观测114

3-4-2 观测方式114

3．反射式铅直测量的精度115

3-4-3 应用举例115

1．宿舍楼滑模施工115

2．盐仓群滑模施工116

第四章 激光平面的应用117

第一节 激光平面的概念118

4-1-1 静态激光平面118

1．静态激光平面的形成118

2．静态激光平面的度量120

4-1-2 扫描激光平面121

1．扫描激光平面的形成121

2．扫描激光平面的度量121

2．性能123

1．构造123

第二节 激光平面仪123

4-2-1 静态扇型激光平面仪123

4-2-2 扫描式人工安平激光平面仪124

1．基本构造与原理124

2．《ROTOLITE》激光平面仪127

3．西门子（baulaser）TT-80型建筑激光平面仪127

4-2-3 扫描式重力自动安平激光平面仪128

1．构造与原理128

2．主要性能137

3．操作要领138

4-2-4 扫描式电子自动安平激光平面仪140

1．激光信标——3000型140

2．945型激光平面仪140

第三节 激光平面的探测142

4-3-1 静态激光平面的探测142

3．红外激光平面仪142

1．目测143

2．光电探测143

4-3-2 扫描激光平面的目测144

1．适当提高激光器输出功率144

2．半透射式测尺144

3．倍频式直接目测145

4-3-3 扫描激光平面的光电探测145

1．扫描激光的脉冲信号145

2．光电探测元件的选择147

3．背景光干扰148

4．脉冲放大149

5．脉冲-直流变换电路152

6．指示156

7．几种激光平面光电探测器156

1．大面积平整度控制162

第四节 激光平面在测量方面的应用162

4-4-1 激光水准面的应用162

2．天花板龙骨起拱定基准面164

3．大面积抄平线164

4．控制预制地板安装的水平误差167

5．其它167

4-4-2 激光铅直面的应用168

1．结构安装工程168

2．室内地面放线168

3．其它169

第五节 激光平面法自动测量与自动控制169

4-5-1 平地机械刀具高度自动检测与自动控制169

1．激光平面仪的设置169

2．接收器的设置170

3．显示器的设置171

5．操作过程172

4．控制箱与电磁阀172

6．在大面积农田改良机械化作业中的应用174

7．在大面积土方、地坪机械化作业中的应用174

4-5-2 滑模平台水准自动测量及自动控制175

1．激光平面法自动同步的基本概念175

2．激光平面发射系统176

3．激光平面接收（测控）系统178

4．中央控制台179

5．应用举例180

第六节 激光圆锥面的应用186

4-6-1 激光圆锥面发生器187

1．重力自动安平激光铅直仪187

2．自动补偿变仰角扫描器187

4-6-2 激光圆锥面的应用188

2．脉冲式激光测距仪的构造原理189

1．工作原理189

第五章 激光的其他应用189

5-1-1 脉冲式激光测距189

第一节 激光测距189

3．精度192

4．应用193

5-1-2 相位式激光测距194

1．相位式测距原理194

2．相位式激光测距仪的主要构造197

3．操作（参见图5-7）199

第二节 激光全息术200

5-2-1 激光全息术的基本概念201

5-2-2 激光全息摄影201

5-2-3 激光全息图象的再现202

2．全息干涉测量方法203

1．全息干涉计量的原理203

5-2-4 激光全息干涉计量203

3．全息干涉计量术的应用204

5-2-5 激光全息存储207

第三节 其他208

5-3-1 激光标杆208

5-3-2 激光测定土壤密实度208

5-3-3 激光探测火灾208

5-3-4 激光探测地下管道缺陷208

5-3-5 激光遥测钢材锈蚀209

5-3-6 激光艺术与造型210

5-3-7 其他211

结束语212

主要参考资料213