激光傳感器是一種利用激光技術進行測量的傳感器。它可以將測量的物理量(如長度、流量、速率等)轉換為光信號，然后利用光電轉換器將光信號轉換為電信號，通過相應電路的過濾、放大、整流獲得輸出信號，然后計算測量。激光傳感器發(fā)展迅速，廣泛應用于現(xiàn)代技術、醫(yī)療保健和汽車?，F(xiàn)在邀請勞恩技術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，激光發(fā)射二極管首先針對目標發(fā)射激光脈沖。激光被目標反射到四面八方。一些散射光返回傳感器接收器，并在光學系統(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部放大功能的光學傳感器，因此可以檢測到極微弱的光信號，并將其轉換為相應的電信號。最常見的是激光測距傳感器，它可以通過記錄和處理從傳輸光脈沖到接收光脈沖的時間來確定目標距離。由于光速過快，激光傳感器可以準確地測量傳輸時間。
例如，光速約為3*10^8m/s。傳輸時間測距傳感器的電子線路為了達到1mm的分辨率，可以區(qū)分以下極短的時間:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps需要區(qū)分3ps的時間，即對電子技術的要求太高，實現(xiàn)成本太高。然而，今天的激光測距傳感器巧妙地避免了這種障礙，采用了一個簡單的統(tǒng)計原理，即平均分辨率為1mm，可以保證響應速度。
激光傳感器的主要用途
1、激光測長
精密測量長度是精密機械制造業(yè)和光學加工業(yè)的關鍵技術之一?，F(xiàn)代長度測量主要由光波的干擾現(xiàn)象進行，其精度主要取決于光的單色性質。激光是最理想的光源，比過去最好的單色光源(氪-86燈)純10萬倍。因此，激光長度測量范圍大，精度高。從光學原理可以看出，單色光的最大可測長度L和波長λ和譜線寬度δ之間的關系是L=λ2/δ。用氪-86燈的最大長度為38.5厘米。對于較長的物體，需要分段測量，以降低精度。如果使用氦霓虹氣體激光器，最大可測量幾十公里。一般測量幾米以內的長度可達0.1μm。
2、激光測距
其原理與無線電雷達相同。激光對準目標發(fā)射后，測量來回時間，乘以光速獲得來回距離。由于激光具有方向性高、單色性高、功率大的優(yōu)點，對于測量長距離、判斷目標方向、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測量精度至關重要，激光測距儀越來越受到重視。在激光測距儀的基礎上開發(fā)的激光雷達不僅可以測量距離，還可以測量目標方向、運輸速度和加速度。已成功用于人造衛(wèi)星的測距和跟蹤，如紅寶石激光器的激光雷達，測距范圍為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距儀的光源。
3、激光測厚
采用三角測距原理，在C框架上下分割有精密激光測距傳感器，激光發(fā)射部署激光到測量表面，通過線陣CCD信號取樣，線陣CCD相機在控制電路控制下同步獲得測量到C框架之間的距離，通過傳感器反饋數(shù)據(jù)計算中間測量的厚度。由于檢測是連續(xù)的，因此可以獲得被測對象的連續(xù)動態(tài)厚度值。
照片
激光測厚分類
1)單激光位移傳感器測厚
被測體放置在測量平臺上，測量傳感器到平臺表面的距離，然后測量傳感器到被測體表面的間隔，計算后測量薄厚度。被測體和測量平臺之間沒有磁密度，被測體也沒有翹曲。這些嚴格的要求只能在離線條件下實現(xiàn)。
2)雙激光位移傳感器測厚
激光位移傳感器安裝在被測體的上下，被測體的厚度為D=C-(AB)。其中，C是兩個傳感器之間的距離，A是上傳感器與被測體之間的距離，B是下傳感器與被測體之間的距離。在線厚度測量的優(yōu)點是可以消除被測體振動對測量結果的影響。但它也需要傳感器的安裝和性能。確保測量準確性的條件是，兩個傳感器的發(fā)射光束必須同軸，兩個傳感器的掃描必須同步。同軸通過安裝實現(xiàn)，同步取決于同步激光傳感器的選擇。
激光測振
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它基于多普勒原理測量物體的振動速率。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，觀察者測量的頻率不僅取決于波源的振動頻率，還取決于波源或觀察者的運動速度和方向。測量頻率與波源的次數(shù)之差稱為多普勒頻移。在振動方向和方向一致的情況下，多頻移動fd=v/λ，中v為振動速度，λ為波長。由于光來回的原因，在激光多普勒振動速度探測器中，fd=2v/λ。在測量過程中，該振動計將物體的振動從光學部分轉換為相應的多普勒頻移，并將頻移轉換為電信號，然后將電路部分送到多普勒信號轉換器，將多普勒頻移信號轉換為與振動速度相對應的電信號，最后記錄在磁帶中。該測振器選用波長6328埃(┱)氦霓虹激光器采用光控制器進行光頻部署，以石英晶體振蕩器加功放大電路作為光控制器的驅動源，用光電倍增管進行光電檢測，用頻率跟蹤器處理多普勒信號。其優(yōu)點是使用方便，不需要固定參考系統(tǒng)，不影響物體本身的振動，測量工作頻段寬，精度高，動態(tài)范圍大。缺點是測量過程受其他雜散光的影響較大。
激光測速
它也是基多普勒原理的激光速度測量方法。激光多普勒流速計用于測量風洞氣流速率、火箭燃料流速、飛機噴射氣流速率、大氣風速和化學變化中顆粒的大小和聚集速率。
綜上所述，激光傳感器應用廣泛，借助激光高方向、高單色、高亮度實現(xiàn)無接觸遠程測量，也可用于探傷和空氣污染物監(jiān)測，也受到許多人的青睞，是一種非常使用的技術，深入研究或可以發(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量方法。激光多普勒流速計用于測量風洞氣流速率、火箭燃料流速、飛機噴射氣流速率、大氣風速和化學變化中顆粒的大小和聚集速率。
綜上所述，激光傳感器應用廣泛，借助激光高方向、高單色、高亮度實現(xiàn)無接觸遠程測量，也可用于探傷和空氣污染物監(jiān)測，也受到許多人的青睞，是一種非常使用的技術，深入研究或可以發(fā)現(xiàn)更多的奧秘，造福各行各業(yè)。
