激光干涉测量技术

1. 激光干涉测量技术 干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。20世纪60年代以来，由于激光的出现、隔振条件的改善及电子与计算机技术的成熟，使干涉测量技术得到长足发展。 干涉测量技术大都是非接触测量，具有很高的测量灵敏度和精度。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫-泽德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼-格林干涉仪等；70年代以后，抗环境干扰的外差干涉仪(交流干涉仪)发展迅速，如双频激光干涉仪等；近年来，光纤干涉仪的出现使干涉仪结构更加简单、紧凑，干涉仪性能也更加稳定。 在干涉测量中，干涉仪以干涉条纹来反映被测件的信息，其原理是将光分成两路，干涉条纹是两路光光程差相同点联成的轨迹。而光程差△是干涉仪两支光路光程之差，可用下式表示

2. 式中，nj、ni分别为干涉仪两支光路的介质折射率：li，lj分别为干涉仪两支光路的几何路程差。若把被测件放入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差将随着被测件的位置与形状而变，干涉条纹也随之变化，测量出干涉条纹的变化量，便可直接获得l或n，还可间接获得l或n有关的各种被测信息。式中，nj、ni分别为干涉仪两支光路的介质折射率：li，lj分别为干涉仪两支光路的几何路程差。若把被测件放入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差将随着被测件的位置与形状而变，干涉条纹也随之变化，测量出干涉条纹的变化量，便可直接获得l或n，还可间接获得l或n有关的各种被测信息。

3. 激光干涉测量长度和位移 激光干涉仪是一种所谓“增量法”测长的仪器，它是把目标反射镜与被测对象固联，参考反射镜固定不动，当目标反射镜随被测对象移动时，两路光束的光程差即发生变化，干涉条纹也将发生明暗交替变化。若用光电探测器接收，当被测对象移动一定距离时，条纹亮暗交替变化一次．光电探测器输出信号将变化一个周期，记录下信号变化的周期数，便确定了被测长度。以迈克尔逊干涉仪为例，设在测量开始时，一束激光经分光器B被分成两束，它们经参考反射镜M1和目标反射镜M2后沿原路返回，并在分光点O处重新相遇，两束光的光程差 式中n为空气的折射率，Lm为目标反射镜M2到分光点O的距离。Lc为参考反射镜M1到分光点O的距离。 测量结束时。目标反射镜M2移过被测长度L后，处于M2’的位置。此时两光束的光程差

4. 迈克尔逊干涉仪测长示意图 在测量开始和结束这段时间里，光程差的变化量 光程差每变化一个波长，干涉条纹就明暗交替变化一次，则测量过程中与d△相对应的干涉条纹变化次数 式中，λ0为激光光波中心波长

5. 激光光源：它一般是采用单模的He-Ne(同位素)气体激光器，输出的是波长为0.6328微米的红光。为提高光源的单色性，对激光器要采取稳频措施；激光光源：它一般是采用单模的He-Ne(同位素)气体激光器，输出的是波长为0.6328微米的红光。为提高光源的单色性，对激光器要采取稳频措施； 迈克尔逊干涉仪：由它来产生干涉条纹；（核心部件） 可移动平台：它携带着迈克尔逊干涉仪的一块反射镜和待测物体一起沿入射光方向平移。由于它的平移，使干涉仪中的干涉条纹移动； 光电计数器：其作用是对干涉条纹的移动进行计数； 显示和记录装置：其作用是显示和记录光电计数器中记下的干涉条纹移动的个数或与之对应的长度； 光电显微镜：作用是对准待测物体，分别给出起始信号和终止信号； 测得干涉条纹的变化次数K之后，即可由上式求得被测长度L。在实际测量中，采用干涉条纹计数法，测量开始时使计数器置零，测量结束时计数器的示值即为与被测长度L相对应的条纹数K。可把上式改写为 激光干涉测长仪的主要结构 式中， λ=λ0／n， λ是激光光波在空气中的波长。

6. 二、测量系统组成 激光干涉测量仪的主要部分有：激光干涉仪系统、干涉条纹计数和处理测量结果的电子系统及机械系统。 (一)干涉仪系统 干涉仪系统主要包括光源、分束器和反射器。 1.激光干涉仪常用光源 因为He-Ne激光器输出激光的频率和功率稳定性高，它以连续激励的方式运转，在可见光和红外光区域里可产生多种波长的激光谱线，所以，He-Ne激光器特别适合作相干光源； 2.干涉仪将一束光分为两束或几束的方法 (1)分波阵面法 激光器发出的光经准直扩束后，得到一平而光波的波阵面。利用有微小夹角的两反射镜Ml和M2(菲涅尔双面镜)的反射，将光波的波阵面分为两部分，然后使二者在屏幕P相遇，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，如下图(a)所示。 (2)分振幅法 把一束光分成两束以上的光束，它们全具有原来波的波前，但振幅减小了。如迈克尔逊干涉仪。常用的分光器有：平行平板分光器和立方体分光器．如下图(b)所示

7. (a)分波阵面法；(b)分振幅法

8. (c)分偏振法

9. (3)分偏振法 在偏振干涉仪系统中需要采用偏振分光器，它由一对玻璃棱镜相胶合而成，在其中一块棱镜的胶合面上交替蒸镀氟化镁和硫化锌膜层。入射光以布儒斯特角进入介质层，经多次透射和反射得到高偏振度的S分量反射光和P分量透射光。偏振分光器也可由晶轴正交的偏光棱镜组成，如渥拉斯顿棱镜，如上图(c)所示。 3.干涉仪中常用的反射器 (1)平面反射器偏转将产生附加的光程差，在采用多次反射以提高测量精度的系统或长光程干涉仪中，此项误差不可忽略； (2)角锥棱镜反射器如下图(a)所示，它具有抗偏摆和俯仰的性能，可以消除偏转带来的误差，是干涉仪中常用的器件。 (3)直角棱镜反射器如下图(b)所示，它的三个角分别为45◦、45◦、90◦，光入射在斜面上。它只有两个反射面，加工起来比较容易，并只对一个方向的偏转敏感。对于垂直人射面的平面偏振光不受干扰。

10. (4)“猫眼”反射器 如下图(c)所示，它由一个透镜L和一个凹面反射镜M组成、反射镜放在透镜的主焦点上，从左边来的入射光束聚焦在反射镜上，反射镜又把光束反射到透镜，并沿与入射光平行的方向射出(与反射镜的曲率无关)。若反别镜的曲率中心C’和透镜的中心C重合，那么当透镜和反射镜一起绕C点旋转时，光程保持不变：“猫眼“反射器的优点是容易加工和不影响偏振光的传输。在光程不长的情况下也可考虑用平面反射镜代替凹面反射镜，这样更容易加工和调整。

11. 4．典型的光路布局 在激光干涉仪光路设计中，一般应遵循“共路原则”，即测量光束与参考光束尽量走同一路径，以避免大气等环境条件变化对两条光路影响不一致而引起测量误差。同时，根据不同应用需要，要考虑测量精度、条纹对比度、稳定性及实用性等因素。下面介绍几种从不同角度考虑的典型光路布局。 (1)使用角锥棱镜反射器 这是一种常用的光路布局，如下图(a)所示，图中角锥棱镜可使入射光和反射光在空间分离一定距离，所以，这种光路可避免反射光束返回激光器。激光器是一个光学谐振腔．若有光束返回激光器将引起激光输出频率和振幅的不稳定。角锥棱镜还具有抗偏摆和俯仰的件能，可以消除测量镜偏转带来的误差。图(a)所示光路的缺点是这种成对使用的角锥棱镜要求配对加工，而且加工精度要求高。故常采用一个作为可动反射镜。参考光路中用平面反射镜B作固定反射镜。使用一个角锥棱镜作可动反射器还可采用其他几种光路。图(b)中，镜Ml和M3上都镀有半反半透膜，M1用作分光器，参考光束经M1反射后在镜M3与测量光束迭加，产生干涉。Ml和M3还能做成一体，如图(c)所示。

13. 只用一个角锥棱镜反射器作动镜还可以组成图(d)所示的双光束干涉仪，它也是一种较理想的光路布局，基本上不受镜座多余自由度的影响，而且光程增加一倍。只用一个角锥棱镜反射器作动镜还可以组成图(d)所示的双光束干涉仪，它也是一种较理想的光路布局，基本上不受镜座多余自由度的影响，而且光程增加一倍。 (2)整体式布局 这是一种将多个光学元件结合在一起，构成一坚固的组合结构的布局。如右图所示，立方体分光器上蒸镀了其他元件。整个系统对外界的抗干扰性较好，抗动镜多余自由度能力强，测量灵敏度提高一倍。但这种布局调整起来不方便，对光的吸收较严重。 1.立方体分光器;2.移动反射镜

14. (3)光学倍频布局 为提高干涉仪的灵敏度，可使用光学倍频(也称光程差放大器)的棱镜系统，如下图所示。角锥棱镜Ml每移动kλ/2干涉条纹便发生一次明暗交替变化，k为倍频系数，图中k＝6。利用光学倍频的干涉系统能用简单的脉冲计数做精密测量，而无需进行条纹细分，这种技术还可使干涉仪结构紧凑，减小温度、空气及机械干扰的影响。

15. (4)零光程差的结构布局 在干涉仪中，为使初始光程差不随环境条件的变化而变化，常采用参考臂Lc和测量臂Lm相等，并使两臂布置在仪器同一侧的结构形式。此时，干涉仪的初始光程差Lm-Lc=0，即所谓的零光程差结构形式，如图所示。这种结构布局可以提高干涉仪的测量精度。 (a)测量时测量光路光程增加；(b)测量时测量光路减小

16. (二)干涉条纹计数与测量结果处理系统 1．移相器 激光干涉仅采用光电子计数时，为了判别可动目标反射镜的前进和后退，仪器必须能够进行可逆计数。另外，为了提高仪器分辨力，还要对干涉条纹进行细分。为达到这些目的，干涉仪必须有两个位相差为90◦的电信号输出，一个按光程的正弦变化，一个按余弦变化。所以，移相器也是干涉仪测量系统的重要组成部分。常用的移相方法有以下几种。 (1)阶梯板利翼形板移相 下图是阶梯板移相光路图。在反射镜MI的半边蒸镀一层厚度为d的透明介质，使其造成λ/8屈的阶梯，使光束的左右两半边产生λ/4的初程差。当两光电接收器Dl和D2同时对准狭缝中心时，便能获得相移为π/2的信号输出。翼形板移相的原理与阶梯板移相相同，常安放在参考光束一侧。冀形板由一块加工十分精密的平行玻璃平板截成两块，在它们的一端磨出所需的倾角θ/2．然后按图所示胶合成冀形板。当光束两次通过翼形板时， θ角可按下式计算：

17. 翼形板结构图 阶梯板移相光路图 采用阶梯板或翼形板移相容易受大气扰动引起波阵面畸变的影响。

18. (3)金属膜移相 利用金属膜表面反射和透射时都产生附加位相差的原理，在分光器的分光面上镀上金属膜做成金属膜分幅移相器，如图所示。它的移相程度取决于镀层的厚度及其组成。铝膜可以移相70◦-90◦、金银合金膜的稳定性比铝膜好。在图中，光路2中产生干涉的两束光均经过金属移相膜的一次透射和一次反射，光电接收器接收的是位相相同的两束激光所形成的干涉条纹。而在光路1中产生干涉的两束光，一束是经过金属移相膜的两次反射，另一路则经过两次透射。若金属移相膜使反射光束和透射光束产生45◦位相差，则光电接收器接收的是位相差为90◦两束光的干涉信号。这样，两个光电接收器接收的信号位相差为90◦。这种移相方法的优点是两光束受振动和大气扰动的影响相同，元件少，结构紧凑。其缺点是两相干光束的光强不同，影响条纹对比度，改善办法是在光束强的反射器前放一块吸收滤光片，使两束光强接近一致以提高对比度。

19. 金属膜移相光路图 机械法移相原理图

20. (4)分偏振法移相 右图是分偏振法移相的光路图。输入光束是与垂直入射面成45◦角的平面偏振光，由分光器和活动反射器反射后，信号光束的输出还是45◦的平面偏振光，因此，它的垂直和水平分量位相相同。在参考光路中加入1/4波片后使参考光变成圆偏振光，它的垂直和水平分量位相差为90◦光束会合后用一个渥拉斯顿棱镜使垂直分量和水平分量分开，给出两个干涉条纹，它们的位相差为90◦

21. 自然光 没有优势方向 自然光的分解 偏振光学与器件 光是横波，电矢量的振动在垂直于传播方向的平面内 偏振光的获得是光学应用的基础

22. · 向 方 播 传 E 面对光的传播方向看 面 动 振 y E Ey  x Ex 偏振光学与器件 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解

23. y 传播方向 y E x 0 x z  /2 某时刻右旋圆偏振光 E 随 z 的变化 右旋椭圆 偏振光 右旋圆 偏振光 圆偏振光, 椭圆偏振光

24. P · · · 光轴 非偏振光 线偏振光 · · · 电气石晶片 偏振片的起偏 起偏的原理: 利用某种形式的不对称性,如 （1）物质的二向色性， （2）散射， （3）反射和折射， （4）双折射…. 从自然光获得偏振光 • 偏振片 • 偏振片的起偏 自然光I´ 线偏振光 I 偏振化方向 (透振方向) 我们研发各种偏振片和延迟器件

25. o e 光 光 方解石晶体 折射现 双 折射现 象 CaCO 3 纸面

26. 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转 纸面 方解石 晶体 双 折 射 光 光

27. A 102° 光轴 B 晶体的光轴 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。 例如，方解石晶体 • 光轴是一特殊的方向,凡平 • 行于此方向的直线均为光轴。 单轴晶体：只有一个光轴的晶体 双轴晶体：有两个光轴的晶体

28. i • 晶体的双折射 寻常光(o光)、非常光(e光) 产生双折射现象的根本原因是晶体光学性质的各向异性. A 观察屏 晶体 B e 入射光束 o e o e D C o

29. A M C N A M e · · · · e · · o C N 利用双折射获得线偏振光 1.尼可尔棱镜

30. Z e光 o光 e光 o光 Z 2、渥拉斯顿棱镜（偏光分束镜 ） 注意：光在两块方解石 中都是垂直光轴传播。 方解石no > ne 折射角小于入射角 后一半 前一半 折射角大于入射角

31. 2.干涉条统计数及判向原理 干涉仪在实际测量位移时，由于测量反射镜在测量过程中可能需要正、反两方向的移动，或由于外界振动、导轨误差等干扰使反射镜在正向移动中，偶然有反向移动，所以，干涉仪中需设计方向判别部分，将计数脉冲分为加和减两种脉冲，当测量镜正向移动时所产生的脉冲为正脉冲，而反向移动时所产生的脉冲为减脉冲。将这两种脉冲送人可逆计数器进行可逆计算就可以获得真正的位移值。如果测量系统中没有判向能力，光电接收器接收的信号是测量镜正、反两方向移动的总和，并不代表真正的位移值。 图(a)和图(b)为判向计数原理和电路波形图。通过移相获得两路相差π/2的干涉条纹的光强信号。该信号由两个光电探测器接收，便可获得与干涉信号相对应的两路相差π/2的正弦信号和余弦信号，经放大、整形、倒向及微分等处理，可以获得四个相位依次相差π/2的脉冲信号。若将脉冲排列的相位顺序在反射镜正向移动时定为1、2、3、4，反向

32. 移动时定为1、4、3、2．由此，后续的逻辑电路便可以根据脉冲1后面的相位是2还是4判断脉冲的方向，并送入加脉冲的“门”或减脉冲的“门”，这样便实现了判向的目的。同时，经判向电路后，将一个周期的干涉信号变成四个脉冲输出信号，使一个计数脉冲代表1／4干涉条纹的变化，即表示目标镜的移动距离为λ/8,实现了干涉条纹的四倍频计数，相应的测量长度为L=Kλ/8移动时定为1、4、3、2．由此，后续的逻辑电路便可以根据脉冲1后面的相位是2还是4判断脉冲的方向，并送入加脉冲的“门”或减脉冲的“门”，这样便实现了判向的目的。同时，经判向电路后，将一个周期的干涉信号变成四个脉冲输出信号，使一个计数脉冲代表1／4干涉条纹的变化，即表示目标镜的移动距离为λ/8,实现了干涉条纹的四倍频计数，相应的测量长度为L=Kλ/8 判向计数原理 1.干涉条纹；2.移相系统；3.光电接收系统；4.放大器；5.倒相；6.微分电路；7.可逆计数器；8.计算机；9.显示器

33. 激光外差干涉测长技术 直流干涉仪：前置放大器为直流放大器。动镜从静止→运动→静止；干涉条纹变化频率从0 →最大值→0；光强转化的直流信号的频率变化范围也从0开始，需用直流放大器。 缺点：外界环境干扰能力差，只能在恒温防震条件下使用。 外差干涉仪：在干涉仪的信号中引入一定频率的载波，使被测信号通过这一载波来传递，干涉仪能够采用交流放大，隔绝外界环境干扰造成的直流电平漂移。 载波信号产生方法：使参与干涉的两束光产生一个频率差，这样的两束光干涉会产生“光学拍”现象，转化为电信号得到差频信号。（光外差干涉）。

34. 其中氦氖激光器上沿轴向施加以磁场，由于塞曼效应激光被分裂成有一定频率差的左旋偏振光f1和右旋偏振光f2其中氦氖激光器上沿轴向施加以磁场，由于塞曼效应激光被分裂成有一定频率差的左旋偏振光f1和右旋偏振光f2 测量反射镜运动产生的多普勒频移可以表示为 测量镜的位移量可由下式计算 双频激光干涉仪光路图 双频激光外差干涉仪

35. 激光测角的原理与小角度干涉仪类似,都是采用三角正弦原理。如图所示。被测的转角为：激光测角的原理与小角度干涉仪类似,都是采用三角正弦原理。如图所示。被测的转角为： 激光测角原理示意图 1:偏振分光棱镜组；2: 角锥棱镜组；3, 3‘: 检偏器；4, 4’: 光电接收器；5, 放大器；6: 倍频和计数卡；7: 计算机 激光干涉测长应用举例（1）

36. 激光测气体折射率： 图 双频激光干涉仪测量空气折射率 1:偏振分光棱镜；2: 分光器；3: ¼波片；4: 真空室；5: 抽气口；6:角锥棱镜；7: 检偏器；8: 光电接收器；9: 补偿环 激光干涉测长应用举例（2）

38. 全主动式制导 激光照射器与目标寻的器均装在导弹弹体上。 作战时，激光照射器向目标照射激光，目标寻的 器接收目标反射来的激光信号，将导弹导向目标。

39. C C A B 激光制导 激光波束（驾束）制导 利用激光控制炸弹、炮弹、导弹，使这之“长上眼睛”，盯住目标，穷追不舍，直到将它消灭。 装置： A--激光照射器； B--导弹发射器； C--尾部带有激光接 收器的制导导弹。 制导原理：

40. A A A A B 激光器向目标照射激光 导弹发射器发射导弹， 导弹尾部激光接收器接 收激光束信号，依接收 的信号强弱使导弹保特 在激光束中，直至命中 目标。 激光驾束制导 优点： 系统小巧、轻便、 适用于单兵使用； 缺点： 技术难度大。

41. 激光全主动式自动制导是把激光目标照射器和激光寻的器装在同一件武器上，目标照射器不断地向目标发射激光束，寻的器自动接收从目标反射回来激光信号，并通过自动控制系统，引导武器准确地奔向目标。主动式制导的抗干扰能力强，因为激光束的能量很小，足以保障引导导弹而敌人又很难发现。激光全主动式自动制导是把激光目标照射器和激光寻的器装在同一件武器上，目标照射器不断地向目标发射激光束，寻的器自动接收从目标反射回来激光信号，并通过自动控制系统，引导武器准确地奔向目标。主动式制导的抗干扰能力强，因为激光束的能量很小，足以保障引导导弹而敌人又很难发现。 当武器偏离目标时，武器上的光电探测器便会迅速感觉出来，得出武器与波束的偏离角度，然后发出修正信号，引导武器飞向目标。激光制导武器有许多与众不同的地方。 一是精度高。激光制导炸弹的命中精度只有3-6米，而常规的炸弹命中精度为300米左右，精度提高了近百倍，比用计算机控制投放的普通炸弹命中率还要高50倍。 二是抗干扰能力强。由于激光有极强的方向性，而且频率极高，不仅通常的电磁波无法干扰、破坏，就是天空中电磁杂波、地球两极上空极光的闪烁等，对激光制导也不起作用。

42. 三是价格便宜。使用一枚价值为15000-20000美元的激光制导导弹，就能击落价值上百万美元的现代化轰炸机，甚至可以击沉数亿美元的价值大型驱逐舰，前者的价值仅是后者的1/67-1/7500。三是价格便宜。使用一枚价值为15000-20000美元的激光制导导弹，就能击落价值上百万美元的现代化轰炸机，甚至可以击沉数亿美元的价值大型驱逐舰，前者的价值仅是后者的1/67-1/7500。 激光制导兵器也有先天不足的短处，激光本身容易受雨、雾、雪、烟、云及霾、气溶胶等恶劣气候的影响，不能在任何气候条件下使用，因此，有时需要其他制导方式的协助和配合。 为了克服激光制导兵器的弱点，军事技术专家们正在研究新的技术，重点发展对烟、雾、尘埃的穿透能力强，对人眼安全，更适合于战场使用的长波激光制导。 激光方向性精度高的特性，在现代军事上有独特的用途　　从本世纪年代末开始，激光的高方向性，已在现代战争中发挥了巨大作用。

43. 乘驾激光束的“灵巧炸弹” 激光制导炸弹是由普通航空炸弹“嫁接”上激光导引头和控制部件，经过认真的改装而成的。可见激光制导炸弹是乘驾激光束飞行的“灵巧炸弹”。在所有激光制导武器中，最先应用于战场的就是激光制导炸弹，它可以从高空进行投掷，从而有效地减少了载弹飞机可能遭到的敌低空防空兵器的打击。 激光制导炸弹中最早的一代是“铺路”型，也叫“宝石路”，它是在美国研制生产的。1961年，也就是世界上第一台激光器出现的第二年，美国在“红石”兵工厂开始研究制造方案，1964年制成试验样弹。在60年代的越南战争中，美军就曾用重900公斤的MK-84通用型“铺路 ”激光制导炸弹，进行了作战试验和鉴定。1967年，在轰炸越南北方军事重要目标过程，成为命中精度最高的炸弹。美军为了摧毁靠近河内的清化大桥中，曾先后出动6000架次飞机，投弹数千吨，损失了18架飞机，但仍未能伤着该桥的筋骨。后来，美军将刚研制出来不久的激光制导武器派上了用场。

44. 激光引信和引爆 一、激光引信 引信，它是引爆弹丸的一种专门装置，对各种弹丸都必不可少。控制弹丸碰上目标爆炸的引信叫碰炸引信。弹丸在接近日标到一定程度时爆炸的叫近炸引信。在实弹射击或投掷时，由于多种因素的影响，刚好碰上目标的几率一般很小，比如用炮弹打飞机直接碰上的几率还不到1％。但随着弹丸威力的不断提高，并非一定要碰上，像空-空导弹，若威力圈直径1公里，只要敌机进入此威力圈，导弹爆炸后靠爆轰波和弹片同样可以摧毁它。又比如，航空炸弹，若控制它在高地一定高度爆炸，杀伤效果反比碰地炸更好。因此，现代导弹、火箭弹、炮弹、炸弹、水雷等越来越多地采用近炸引信，以提高杀伤效果。当然，由于在弹和目标相互接近和交会的各种状态中，存在一个位起爆杀伤效果最好的最佳位置和时刻。因此存在所谓构“最佳炸点或炸高”的控制问题。谁来掌握这个“火候”呢?这就是引信。所以最佳炸点或炸高的控制是引信独有的问题。

45. 引信工作原理是利用目标与背景之间明显的对比性来鉴别目标的存在。它不断接收来自目标的信号（目标自身转射或被它反射），当信号强度达到一定程度(距离远强度弱，距离近强度大，因此强度大小反映弹和目标的交会状态），该信号就接通引信的起爆电路，进而引发弹丸爆炸。引信装置若是接收无线电信号就叫无线电引信；若是接收红外线或激光，就分别叫红外线引信和激光引信；此外还有声引信、磁引信等。引信工作原理是利用目标与背景之间明显的对比性来鉴别目标的存在。它不断接收来自目标的信号（目标自身转射或被它反射），当信号强度达到一定程度(距离远强度弱，距离近强度大，因此强度大小反映弹和目标的交会状态），该信号就接通引信的起爆电路，进而引发弹丸爆炸。引信装置若是接收无线电信号就叫无线电引信；若是接收红外线或激光，就分别叫红外线引信和激光引信；此外还有声引信、磁引信等。 实际上，引信和制导有许多共同点，所不同的是接收信号若用作制导信息就是制导，若用作引爆弹丸就是引信。因此，引信也有所谓主动式、半主动式之分。另外还有被动式引信，响尾蛇导弹的红外线引信就是典型实例。若红外信号来自敌机尾喷口的红外辐射，则弹丸采取尾追攻击方式。不过激光引信目前多为主动或半主动工作方式。

46. 无线电近炸引信目前应用较多，但它的电波信号很容易被对方察觉和截获，像半导体收音机大小的干扰机就足以使引信早炸(不该炸时提前炸)或瞎火(该炸时又不炸)。此外，它的保密抗干扰能力也差，致使定位精度较低，影响最佳炸点成炸高的精确控制。早炸，在红外引信中亦较难处理，因为凡自身温度高于绝对零度(-273℃)的物体，都产生程度不同的红外线辐射，烟、火光、阳光等都会有较强的红外线成分。响尾蛇导弹若正对太阳发射 (敌机常诱使你这样发射)，早炸几率很高就是这个道理。尤其地面比空中和海面上背景复杂，所以很少看到地面采用红外线引信。但激光却由于它的单色性和方向性好而保密抗干扰；同时方向性好又使引信定位精度大大提高；高亮度提高了引信灵敏度；并且便于和激光雷达等协同作战。随着激光技术的发展，结构简单、轻小的半导体激光器为激光引信的工程实施提供了方便。比如，室温下单异质结砷化镓激光器的激发阈值己降至15安培以下，配套的晶体闸流管、硅光电探测器等均有很大发展。地对空和空对地以及地对地激光引信各国正在研制。当然，激光引信也不适于全天侯作战，它受气象条件影响大。

47. 激光引信目前大多采用主动式，下图为其原理框图。激光发射装置与接收装置均置于弹九头部。发射部分由激光器和发射装置组成，激光朝着目标发射后，碰到目标而被漫反射(大多数目标表面相对镜面较粗糙，属漫反射体)，其中的一部分就沿原路返回，进入激光接收系统，光电器件将光信号转变为电信号。由于信号一般很微弱，所以必须由电子线路放大，并进行波形整形和真伪识别等等，才能获得有用信号。当弹充接近目标到最佳炸点时，信号强度就达到一定程度，从而使执行机构执行起爆任务。保险和自炸机构是引信独有的。在发射前的整个勤务处理及刚发射后一定距离内，由保险机构断开起爆电路以保证安全。当弹丸飞离发射阵地一定距离后，保险自动解脱，使引信处于临爆状态。自炸机构是一旦末捕获或丢失目标以及引信失灵后，引爆弹丸自毁，以免弹丸落入敌人手中。激光引信目前大多采用主动式，下图为其原理框图。激光发射装置与接收装置均置于弹九头部。发射部分由激光器和发射装置组成，激光朝着目标发射后，碰到目标而被漫反射(大多数目标表面相对镜面较粗糙，属漫反射体)，其中的一部分就沿原路返回，进入激光接收系统，光电器件将光信号转变为电信号。由于信号一般很微弱，所以必须由电子线路放大，并进行波形整形和真伪识别等等，才能获得有用信号。当弹充接近目标到最佳炸点时，信号强度就达到一定程度，从而使执行机构执行起爆任务。保险和自炸机构是引信独有的。在发射前的整个勤务处理及刚发射后一定距离内，由保险机构断开起爆电路以保证安全。当弹丸飞离发射阵地一定距离后，保险自动解脱，使引信处于临爆状态。自炸机构是一旦末捕获或丢失目标以及引信失灵后，引爆弹丸自毁，以免弹丸落入敌人手中。

48. 主动式激光引信方框图

49. 激光引信若设计不合理或考虑不周，同样会影响抗干扰。尽管激光的抗干扰能力较强，而这个问题对引信性能却极端重要。其影响因素主要有两方面：外来干扰信号和引信系织内部的随机噪音信号。为了确保引信可靠作用和提高抗干扰能力，可从下列三方面采取措施。激光引信若设计不合理或考虑不周，同样会影响抗干扰。尽管激光的抗干扰能力较强，而这个问题对引信性能却极端重要。其影响因素主要有两方面：外来干扰信号和引信系织内部的随机噪音信号。为了确保引信可靠作用和提高抗干扰能力，可从下列三方面采取措施。 (1)窄视场发射，激光发放免最好控制在1度以下。砷化镓激光发散角在所有激光中最大，约15-20度。必须精心设计发射望远镜。 (2)接收部分采用窄通带滤光片性能要稳定以减少引信作用距离的散布。光电器件更应严格筛选，光谱响应要灵敏，噪声要低，在贮存、运输和使用中性能必须稳定。 (3)在电子线路上采取·系列专门措施。引信发展动向之一是“积木化”，如同积木玩具，有若干标准件，不同要求挑选相应的标维件装配即可。由于积木化具有多变性，能适应各种战术技术要求而灵活机动。激光引信和激光制导结合是近JL年提出的一种新颖设计思想。它能使结构简化、零部件充分利用、成本降低。

50. 二、激光遥控引燃引烃 电视机若带有遥控开关，那么它的开启与关闭、换台、调音量等就可以通过遥控解决，只要手握类似袖珍收音机大小的遥控器，坐在几米以外就可以随心所欲地控制调节。激光遥控引燃引爆与此类似，比如公路桥梁上设防的地雷，可以在几千米以外，通过不可见的激光束在最佳时刻非常可靠地遥控起爆，对人员的安全不存在任何危险。如果给激光束“打上”特殊的记号，即编上密码时，起爆装置就只接受这种密码的指令，其他一概“拒之门外”。那么遥控起爆就可以说是绝对可靠。这种就叫激光编码遥控引燃引爆。 (一)激光遥控引隙引爆的优点 当然，遥控引燃引爆也可以通过无线电信号。但与之相比较，由于激光束方向性好、亮度高、单色住好，激光相对无线电遥控引爆就有如下优点： (1)抗干扰能力强元线电信号分行空间范围大，易被对方发现干扰。激光束相反，发散很小，抗干扰能力强，因此作用可靠。