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激光传感器的原理及应用,激光位移传感器的工作原理是什么

来源:
2023-09-19
类别:基础知识
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文章创建人 拍明芯城

1、激光位移传感器的工作原理是什么

原理:在激光位移传感器工作过程当中,激光位移发射器会将镜头发射出红色激光射向物体的表面,而物体的表面会出现一系列反射情况,其中一束光芒会一反射的光线回到激光位移传感器当中,这时候根据光线反射的角度和激光位移传感器的距离来侦测。

光束在接受元件的位置通过模拟和电子数字的处理,在经过内部的微处理分析,然后计算出相应的输出值,然后再将输出值调整之后,向物体发射一处光芒,而这时候这束光芒就可以调整位移的距离。

用途

1、长度的测量

将测量的组件放在指定位置的输送带上,激光传感器检测到该组件并与触发的激光扫描仪同时进行测量,最后得到组件的长度。

2、均匀度的检查

在要测量的工件运动的倾斜方向一行放几个激光传感器,直接通过一个传感器进行度量值的输出,另外也可以用一个软件计算出度量值,并根据信号或数据读出结果。

3、电子元件的检查

用两个激光扫描仪,将被测元件摆放在两者之间,最后通过传感器读出数据,从而检测出该元件尺寸的精确度及完整性。

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2、激光传感器的优缺点以及主要功能介绍

激光是人们近几十年才发现的一种可见或是不可见的光,虽然说激光发现被发现的时间比较晚,但是人们对激光的研究和应用确实是相当快速,目前激光不仅应用到了比较常见的测量和信息录入中,随着人们对激光的能量的聚焦,目前激光已经应用到了医疗领域以及军事领域,就好比说最常见的激光刀以及激光近视修复手术和激光炮。

工作原理

激光传感器工作时,先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号,并将其转化为相应的电信号。常见的是激光测距传感器,它通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离。激光传感器必须极其精确地测定传输时间,因为光速太快。

例如,光速约为3*10^8m/s,要想使分辨率达到1mm,则传输时间测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps

要分辨出3ps的时间,这是对电子技术提出的过高要求,实现起来造价太高。但是如今的激光测距传感器巧妙地避开了这一障碍,利用一种简单的统计学原理,即平均法则实现了1mm的分辨率,并且能保证响应速度。

激光位移传感器的优缺点:

接下来小编为大家介绍一下激光位移传感器的优缺点,首先小编要说的是激光位移传感的优点,因为激光的直线性能非常的好,在平整的地方去测量一个东西是否发生位移,是有非常大的精确性的,但是对于现在的生活当中,建筑工地的很多因素都受到外界的干扰,因此不可能那么的理想化,同时激光产生的装置相对复杂,而且激光位移传感器它的体积也比较庞大,所以说激光位移传感器它应用的范围和一些应用的条件是非常苛刻的。

主要功能

激光测长

精密测量长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关键技术之一。现代长度计量多是利用光波的干涉现象来进行的,其精度主要取决于光的单色性的好坏。激光是最理想的光源,它比以往最好的单色光源(氪-86灯)还纯10万倍。因此激光测长的量程大、精度高。由光学原理可知单色光的最大可测长度L与波长λ和谱线宽度δ之间的关系是L=λ/δ。用氪-86灯可测最大长度为38.5厘米,对于较长物体就需分段测量而使精度降低。若用氦氖气体激光器,则最大可测几十公里。一般测量数米之内的长度,其精度可达0.1微米。

激光测距

它的原理与无线电雷达相同,将激光对准目标发射出去后,测量它的往返时间,再乘以光速即得到往返距离。由雷达传感器测距于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点,这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的,因此激光测距仪日益受到重视。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距,而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等,已成功地用于人造卫星的测距和跟踪,例如采用红宝石激光器的激光雷达,测距范围为500~2000公里,误差仅几米。不久前,真尚有的研发中心研制出的LDM系列测距传感器,可以在数千米测量范围内的精度可以达到微米级别。常采用红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化镓激光器作为激光测距仪的光源。

激光测振

它基于多普勒原理测量物体的振动速度。多普勒原理是指:若波源或接收波的观察者相对于传播波的媒质而运动,那么观察者所测到的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向。所测频率与波源的频率之差称为多普勒频移。在振动方向与方向一致时多普频移fd=v/λ,式中v为振动速度、λ为波长。在激光多普勒振动速度测量仪中,由于光往返的原因,fd=2v/λ。这种测振仪在测量时由光学部分将物体的振动转换为相应的多普勒频移,并由光检测器将此频移转换为电信号,再由电路部分作适当处理后送往多普勒信号处理器将多普勒频移信号变换为与振动速度相对应的电信号,最后记录于磁带。这种测振仪采用波长为6328埃(┱)的氦氖激光器,用声光调制器进行光频调制,用石英晶体振荡器加功率放大电路作为声光调制器的驱动源,用光电倍增管进行光电检测,用频率跟踪器来处理多普勒信号。它的优点是使用方便,不需要固定参考系,不影响物体本身的振动,测量频率范围宽、精度高、动态范围大。缺点是测量过程受其他杂散光的影响较大。

激光测速

它也是基多普勒原理的一种激光测速方法,用得较多的是激光多普勒流速计(见激光流量计),它可以测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。

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3、激光位移传感器如何使用,应用在哪些领域

德国米铱激光三角反射式位移传感器optoNCDT系列

德国米铱激光脉冲时间差式位移传感器ILR系列

激光传感器按照原理来分,可分为两种,一种采用激光三角反射法,量程相对较小,但是精度更高。一种是激光脉冲时间差式,可以测量大距离,但是精度相对略低。

前者适合测量物体的几何尺寸,如平面度,台阶高度,位移,变形,浪形,振动,间隙等等。

后者适合测量大尺寸物体变形,位移。如船舶船体刚性,建筑物结构变形,飞行器高度,地质遥感检测等等。

4、激光传感器的主要功能

利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量,还可用于探伤和大气污染物的监测等。  它也是基多普勒原理的一种激光测速方法,用得较多的是激光多普勒流速计(见激光流量计),它可以测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。

责任编辑:David

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