激光傳感器(laser transducer)利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由
激光器、激光檢測器和測量
電路組成。激光傳感器是新型測量儀表,它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強(qiáng)等。
L-W*h w#(E+s~} 一、傳輸時(shí)間激光距離傳感器的發(fā)展
09Oe-Bg yj,+7[) 激光在檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛,技術(shù)含量十分豐富,對社會生產(chǎn)和生活的影響也十分明顯。激光
測距是激光最早的應(yīng)用之一。這是由于激光具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點(diǎn)。1965年前蘇聯(lián)利用激光測地球和月球之間距離(380´103km)誤差只有250m。1969年美國人登月后置反射鏡于月面,也用激光測量地月之距,誤差只有15cm。
5k_%%><: q PClwGO8'& 利用激光傳輸時(shí)間來測量距離的基本
原理是通過測量激光往返目標(biāo)所需時(shí)間來確定目標(biāo)距離。
7<Ut/1$MI O6-"q+H) 傳輸時(shí)間激光測距雖然原理簡單、結(jié)構(gòu)簡單,但以前主要用于軍事和科學(xué)研究方面,在工業(yè)自動化方面卻很少見。因?yàn)榧す鉁y距傳感器售價(jià)太高,一般在幾千美元。實(shí)際上,所有工業(yè)用戶都在尋找一種能在較遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)精密距離檢測的傳感器。因?yàn)樵S多情況下近距離安裝傳感器會受物理位置及生產(chǎn)環(huán)境的限制,如今的傳輸時(shí)間激光測距傳感器將為這類場合的工程師排憂解難。
AxJf\B8 =Oh/4TbW[ 二、工作原理
KG5B6Om5' YcaLc_pUx 傳輸時(shí)間激光傳感器工作時(shí),先由激光二極管對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器,被
光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器,因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間,即可測定目標(biāo)距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時(shí)間,因?yàn)楣馑偬臁?
P`hg*"<V !Je!;mEvI 例如,光速約為3´108m/s,要想使分辨率達(dá)到1mm,則傳輸時(shí)間測距傳感器的
電子電路必須能分辨出以下極短的時(shí)間:
;hDIoSz 9OF(UFgS 0.001m¸(3´108m/s)=3ps
>GDN~'}^oz "'8o8g 要分辨出3ps的時(shí)間,這是對電子技術(shù)提出的過高要求,實(shí)現(xiàn)起來造價(jià)太高。但是如今廉價(jià)的傳輸時(shí)間激光傳感器巧妙地避開了這一障礙,利用一種簡單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率,并且能保證響應(yīng)速度。
z81`Lhg6 {7Ez7'SVV 三、解決其它技術(shù)無法解決的問題
/i~n**HeF? 5geZ6]| 傳輸時(shí)間激光距離傳感器可用于其它技術(shù)無法應(yīng)用的場合。例如,當(dāng)目標(biāo)很近時(shí),計(jì)算來自目標(biāo)反射光的普通光電傳感器也能完成大量的精密位置檢測任務(wù)。但是,當(dāng)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)內(nèi)或目標(biāo)顏色變化時(shí),普通光電傳感器就難以應(yīng)付了。
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