1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
Bộ môn Cơ khí chính xác & Quang học
-------

------
Hướng dẫn thí nghiệm môn học
KỸ THUẬT LASER
Họ và tên sinh viên: Tài Liệu HUST
Mã lớp học: Bachkhoa Universe
Mã lớp thí nghiệm:
Hà nội, 2022
2
CÁC CẤP ĐỘ AN TOÀN CỦA LASER
Sự nguy hiểm của laser được chia thành 4 loại chính dựa vào khả năng gây ra phá
hủy về mặt sinh học đối với mắt và da. Mục đích của việc phân loại mức độ nguy hiểm là
để cảnh báo người sử dụng về sự nguy hại khi tiếp xúc với laser. Các giới hạn tiếp xúc phụ
thuộc vào công suất phát hay năng lượng, bước sóng bức xạ, thời gian tiếp xúc, diện tích
mặt cắt ngang của chùm laser.
Phân loại Laser theo ANSI (American National Standard Institute – Viện Tiêu chuẩn
Quốc gia Hoa Kỳ):
Loại I (class I): Không thể phát xạ laser ở mức độ nguy hiểm (đặc trưng cho loại này là
laser liên tục CW (continous wave) công suất 0,4 µW tại bước sóng khả kiến. Laser thuộc
loại này bao gồm các máy in laser, máy hát đĩa CD, và thiết bị trắc địa, và chúng không
được phép phát ra các mức bức xạ quang học trên giới hạn phơi sáng đối với mắt.
Loại I.A (class I.A): Là loại thiết kế chuyên dụng cho các laser không có khuynh hướng
nhìn, ví dụ như máy quét laser mã vạch ở siêu thị. Được phép có công suất cao hơn laser
loại I (không quá 4 mW), nhưng không được vượt quá giới hạn loại I trong khoảng thời
gian phát xạ hơn 1000 giây.
Loại II (class II): Là các laser công suất thấp phát ra chùm tia trong miền quang phổ khả
kiến. Những laser này bị giới hạn công suất phát dưới 1mW, thấp hơn độ phơi sáng lớn
nhất cho phép là 0,25 giây hoặc ít hơn. Phản ứng khó chịu tự nhiên đối với ánh sáng khả
kiến có độ sáng này giúp bảo vệ mắt khỏi bị phá hủy, nhưng bất cứ sự cố ý nhìn quá thời
gian nào cũng sẽ đều dẫn tới hỏng mắt. Một số ví dụ laser thuộc loại này là các laser thuyết
trình dùng trong lớp học, các con trỏ laser, và những dụng cụ đo xa.
Loại IIIA (class IIIA): Là những laser liên tục công suất trung bình (1-5 mW). Chúng
được xem an toàn khi nhìn trong chốc lát (dưới 0,25 giây), nhưng không nên nhìn trực diện
hoặc nhìn qua bất kì dụng cụ quang phóng đại nào.
Loại IIIB (class IIIB): Có công suất trung bình (sóng liên tục 5-500 mW, hoặc laser xung
là 10 J/cm2 ), và không an toàn khi nhìn trực diện hoặc nhìn qua sự phản xạ. Những đo đạc
an toàn đặc biệt được khuyến nghị trong tiêu chuẩn điều khiển sự rủi ro của laser thuộc
loại này. Ví dụ ứng dụng của laser thuộc loại này là quang phổ kế, kính hiển vi đồng tiêu
và các sô diễn ánh sáng giải trí.
Loại IV (class IV): Phát ra công suất cao, vượt quá giới hạn dành cho laser loại IIIB, và
yêu cầu phải điều khiển nghiêm ngặt để loại trừ nguy hiểm trong lúc sử dụng chúng. Cả
chùm tia trực tiếp lẫn chùm tia phản xạ khuếch tán từ laser loại này đều làm hỏng mắt và
da, và có khả năng gây cháy tùy thuộc vào chất liệu mà chúng chạm tới. Đa số tổn thương
cho mắt vì laser là do sự phản xạ của ánh sáng laser loại IV, và vì vậy mọi bề mặt phản xạ
phải giữ ra xa chùm tia và phải đeo kính bảo vệ mắt thích hợp mọi lúc khi làm việc với các
3
laser này. Laser thuộc loại này được dùng cho phẫu thuật, cắt, khoan, vi gia công cắt gọt,
và hàn.
4
Bài I
ĐO KÍCH THƯỚC LỚN CỦA BỘ PHẬN VÀ CHI TIẾT MÁY BẰNG
LASER THEO PHƯƠNG PHÁP DỊCH PHA
Mục đích:
- Sinh viên hiểu được phương pháp đo kích thước lớn của các bộ phận hoặc
chi tiết máy theo phương pháp dịch pha.
- Biết cách sử dụng thiết bị đo khoảng cách bằng laser.
Thiết bị thí nghiệm :
• Máy đo khoảng cách bằng laser cầm tay Leica DISTO D2
• Chi tiết đo mẫu và chốt trụ có đường kính d theo hình vẽ 1.3
• Encoder góc có 24000 xung.
Nội dung thí nghiệm:
- Tìm hiểu và nắm được nguyên lý hoạt động của máy đo khoảng cách bằng laser
- Thực hiện phép đo trực tiếp khoảng cách tâm hai lỗ L
- Thực hiện phép đo gián tiếp khoảng cách tâm hai lỗ L
Trình tự thí nghiệm:
1. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thiết bị đo
• Nguyên lý hoạt động của thiết bị đo.
Phương pháp này sử dụng các bộ điều biến để điều chế cường độ tia laser thành
dạng tín hiệu điều hòa có tần sô f không lớn.
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý đo khoảng cách bằng dịch pha
5
Sơ đồ nguyên lý chung của thiết bị đo bằng di pha như hình 1.1 tia laser từ
nguồn sẽ bị điều biến thành các sóng điều hòa dạng sin với tần số f bởi tín hiệu từ
bộ tạo dao động điều hòa. Tín hiệu đo từ bộ điều biến sau khi phản xạ từ mặt đo ở
khoảng cách L sẽ được thu nhận ở hệ quang điện và được gửi đến bộ so pha cùng
với tín hiệu điều hòa chuẩn từ bộ tạo dao động. Bộ so pha sẽ đo độ sai lệch pha giữa
tín hiệu chuẩn và tín hiệu đo.
Pha của tín hiệu thu về sẽ chậm hơn tín hiệu phát ra:
 = 4f 𝐿
𝑐
- c là vận tốc ánh sáng.
- f là tần số của tín hiệu đã được điều chế.
Như vậy chiều dài cần đo:
L = c.  / 4f
Độ nhạy của phương pháp này phụ thuộc vào khả năng đo độ lệch pha của hai tín
hiệu. Nếu tần số tín hiệu được điều chế là f = 1,56.107 Hz và khả năng đo lệch pha
là 1 phút thì độ phân giải của của phép đo là 1mm.
• Cách sử dụng thiết bị đo.
Hình 1.2. Ảnh thiết bị đo khoảng cách cầm tay Leica DISTO A2
Phạm vi đo: từ 0,05m đến 60m độ chính xác ±1,5mm
Cách sử dụng : Bấm nút ON/ DIST (1) để khởi động thiết bị. Hướng tia laser
vào điểm cần đo, bấm nút ON/ DIST là được kết quả đo (4) trên màn hình. Có thể
thiết lập gốc tọa độ đo (2) từ phía đầu hoặc phía cuối của dụng cụ đo. Bấm nút (5)
(4).Kết quả
đo
(3).Đơn vị đo
(2).Thiết lập gốc tọa độ
(8).Đèn nền màn
hình
(7). Các chức
năng đo
(9).Xóa kết quả
và tắt thiết bị
(5).Tổng các lần đo
(6).Hiệu các lần đo