激光傳感器是一種利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它可以將測(cè)量的物理量(如長(zhǎng)度、流量、速率等)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后利用光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)相應(yīng)電路的過(guò)濾、放大、整流獲得輸出信號(hào)，然后計(jì)算測(cè)量。激光傳感器發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代技術(shù)、醫(yī)療保健和汽車(chē)。現(xiàn)在邀請(qǐng)技術(shù)小邊與您分享激光傳感器的工作原理和主要用途

　　激光傳感器工作時(shí)，激光發(fā)射二極管首先針對(duì)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。激光被目標(biāo)反射到四面八方。一些散射光返回傳感器接收器，并在光學(xué)系統(tǒng)接收后顯示在雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種具有內(nèi)部放大功能的光學(xué)傳感器，因此可以檢測(cè)到極微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。最常見(jiàn)的是激光測(cè)距傳感器，它可以通過(guò)記錄和處理從傳輸光脈沖到接收光脈沖的時(shí)間來(lái)確定目標(biāo)距離。由于光速過(guò)快，激光傳感器可以準(zhǔn)確地測(cè)量傳輸時(shí)間。

　　例如，光速約為3*10^8m/s。傳輸時(shí)間測(cè)距傳感器的電子線路為了達(dá)到1mm的分辨率，可以區(qū)分以下極短的時(shí)間:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps需要區(qū)分3ps的時(shí)間，即對(duì)電子技術(shù)的要求太高，實(shí)現(xiàn)成本太高。然而，今天的激光測(cè)距傳感器巧妙地避免了這種障礙，采用了一個(gè)簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)原理，即平均分辨率為1mm，可以保證響應(yīng)速度。

　　激光傳感器的主要用途

　　1、激光測(cè)長(zhǎng)

　　精密測(cè)量長(zhǎng)度是精密機(jī)械制造業(yè)和光學(xué)加工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)代長(zhǎng)度測(cè)量主要由光波的干擾現(xiàn)象進(jìn)行，其精度主要取決于光的單色性質(zhì)。激光是最理想的光源，比過(guò)去最好的單色光源(氪-86燈)純10萬(wàn)倍。因此，激光長(zhǎng)度測(cè)量范圍大，精度高。從光學(xué)原理可以看出，單色光的主要能量長(zhǎng)度L和波長(zhǎng)λ和譜線寬度δ之間的關(guān)系是L=λ2/δ。用氪-86燈的最大長(zhǎng)度為38.5厘米。對(duì)于較長(zhǎng)的物體，需要分段測(cè)量，以降低精度。如果使用氦霓虹氣體激光器，最大可測(cè)量幾十公里。一般測(cè)量幾米以?xún)?nèi)的長(zhǎng)度，精度可達(dá)0.1μm。

　　2、激光測(cè)距

　　其原理與無(wú)線電雷達(dá)相同。激光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射后，測(cè)量來(lái)回時(shí)間，然后乘以光速獲得來(lái)回距離。由于激光具有方向性高、單色性高、功率大的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于測(cè)量長(zhǎng)距離、判斷目標(biāo)方向、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測(cè)量精度至關(guān)重要，激光測(cè)距儀越來(lái)越受到重視。在激光測(cè)距儀的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的激光雷達(dá)不僅可以測(cè)量距離，還可以測(cè)量目標(biāo)方向、運(yùn)輸速度和加速度。已成功用于人造衛(wèi)星的測(cè)距和跟蹤，如紅寶石激光器的激光雷達(dá)，測(cè)距范圍為500～2000公里，偏差只有幾米。紅寶石激光器、釹玻璃激光器、二氧化碳激光器和砷化鎵激光器常用作激光測(cè)距儀的光源。

　　3、激光測(cè)厚

　　采用三角測(cè)距原理，在C框架上下分割有精密激光測(cè)距傳感器，激光發(fā)射部署激光到測(cè)量表面，根據(jù)線陣CCD信號(hào)取樣，線陣CCD相機(jī)在控制電路控制下同步獲得測(cè)量到C框架之間的距離，通過(guò)傳感器反饋數(shù)據(jù)計(jì)算中間測(cè)量的厚度。由于檢測(cè)是連續(xù)的，因此可以獲得被測(cè)對(duì)象的連續(xù)動(dòng)態(tài)厚度值。

　　激光測(cè)厚分類(lèi)

　　1)單激光位移傳感器測(cè)厚

　　被測(cè)體放置在測(cè)量平臺(tái)上，測(cè)量傳感器到平臺(tái)表面的距離，然后測(cè)量傳感器到被測(cè)體表面的間隔，計(jì)算后測(cè)量薄厚度。被測(cè)體和測(cè)量平臺(tái)之間沒(méi)有磁密度，被測(cè)體也沒(méi)有翹曲。這些嚴(yán)格的要求只能在離線條件下實(shí)現(xiàn)。

　　2)雙激光位移傳感器測(cè)厚

　　激光位移傳感器安裝在被測(cè)體的上下，被測(cè)體的厚度為D=C-(AB)。其中，C是兩個(gè)傳感器之間的距離，A是上傳感器與被測(cè)體之間的距離，B是下傳感器與被測(cè)體之間的距離。在線厚度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以消除被測(cè)體振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。但它也需要傳感器的安裝和性能。確保測(cè)量準(zhǔn)確性的條件是，兩個(gè)傳感器的發(fā)射光束必須同軸，兩個(gè)傳感器的掃描必須同步。同軸通過(guò)安裝實(shí)現(xiàn)，同步取決于同步激光傳感器的選擇。

　　激光測(cè)振

　　它基于多普勒原理測(cè)量物體的振動(dòng)速率。多普勒原理是，如果波源或接收波的觀察者與傳播波的媒體相比移動(dòng)，觀察者測(cè)量的頻率不僅取決于波源的振動(dòng)頻率，還取決于波源或觀察者的運(yùn)動(dòng)速度和方向。測(cè)量頻率與波源的次數(shù)之差稱(chēng)為多普勒頻移。在振動(dòng)方向和方向一致的情況下，多頻移動(dòng)fd=v/λ，中v為振動(dòng)速度，λ為波長(zhǎng)。由于光來(lái)回的原因，在激光多普勒振動(dòng)速度探測(cè)器中，fd=2v/λ。在測(cè)量過(guò)程中，該振動(dòng)計(jì)將物體的振動(dòng)從光學(xué)部分轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多普勒頻移，并將頻移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將電路部分送到多普勒信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將多普勒頻移信號(hào)轉(zhuǎn)換為與振動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，最后記錄在磁帶中。該測(cè)振器選用波長(zhǎng)6328埃(┱)氦霓虹激光器采用光控制器進(jìn)行光頻部署，以石英晶體振蕩器加功放大電路作為光控制器的驅(qū)動(dòng)源，用光電倍增管進(jìn)行光電檢測(cè)，用頻率跟蹤器處理多普勒信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是使用方便，不需要固定參考系統(tǒng)，不影響物體本身的振動(dòng)，測(cè)量工作頻段寬，精度高，動(dòng)態(tài)范圍大。缺點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程受其他雜散光的影響較大。

　　激光測(cè)速

　　它也是基多普勒原理的激光速度測(cè)量方法。激光多普勒流速計(jì)用于測(cè)量風(fēng)洞氣流速率、火箭燃料流速、飛機(jī)噴射氣流速率、大氣風(fēng)速和化學(xué)變化中顆粒的大小和聚集速率。

　　綜上所述，激光傳感器應(yīng)用廣泛，借助激光高方向、高單色、高亮度實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)程測(cè)量，也可用于探傷和空氣污染物監(jiān)測(cè)，也受到許多人的青睞，是一種非常使用的技術(shù)，深入研究或不難發(fā)現(xiàn)更多的奧秘，造福各行各業(yè)。

　　它也是基多普勒原理的激光速度測(cè)量方法。激光多普勒流速計(jì)用于測(cè)量風(fēng)洞氣流速率、火箭燃料流速、飛機(jī)噴射氣流速率、大氣風(fēng)速和化學(xué)變化中顆粒的大小和聚集速率。

　　綜上所述，激光傳感器應(yīng)用廣泛，借助激光高方向、高單色、高亮度實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)程測(cè)量，也可用于探傷和空氣污染物監(jiān)測(cè)，也受到許多人的青睞，是一種非常使用的技術(shù)，深入研究或不難發(fā)現(xiàn)更多的奧秘，造福各行各業(yè)。