激光传感器原理及其应用
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激光传感器的原理和应用1. 激光传感器的原理激光传感器是一种基于激光技术的测量装置,通过激光的发射、接收和处理来实现对目标物体的测量和检测。
激光传感器的原理主要包括以下几个方面:•激光发射:激光传感器通过激光器发射出一束单色、高强度的激光光束。
激光的特点是具有较小的发散角,可聚焦成小尺寸的光斑,能够实现高精度的测量。
•激光探测:激光传感器中的光电探测器接收激光光束反射或散射的光信号,并将光信号转换为电信号。
•测距原理:激光传感器通过测量激光光束从传感器到目标物体的时间差或相位差来确定目标物体的距离。
常见的测距原理包括飞行时间法(Time of Flight)和相位测量法(Phase Shift)等。
•光电转换:激光传感器使用光电转换器将光信号转换为电信号,并进行放大、滤波和处理等操作。
通过对电信号的处理,激光传感器可以输出目标物体的距离、位置、速度、形态等测量值。
2. 激光传感器的应用激光传感器具有高精度、高灵敏度和非接触性等特点,在各个领域中有广泛的应用。
以下是一些常见的激光传感器应用领域:2.1 工业自动化•激光测距:激光传感器可以用于工业自动化中的测量和定位任务,如液位检测、物体定位和距离测量等。
•制造过程控制:激光传感器可以用于实时监测和控制制造过程中的物体位置、形态和表面质量等参数。
•机器人导航:激光传感器可以用于机器人导航和避障,实现自动化物流、装配和搬运等任务。
2.2 建筑和土木工程•建筑测量:激光传感器可以用于建筑测量,如建筑物的平面图、立面图和立体图的测量等。
•管线检测:激光传感器可以用于地下管线和隧道等设施的检测和维护。
•土壤测量:激光传感器可以用于土壤的密度、湿度和成分等参数的测量。
2.3 医疗和生命科学•生物成像:激光传感器可以用于生物组织的成像和检测,如眼底成像、皮肤组织成像和血液流速检测等。
•手术导航:激光传感器可以用于手术导航和术中实时监测,提高手术的准确性和安全性。
激光传感器的工作原理激光传感器是一种基于激光技术的高精度、高灵敏度的测量设备,广泛应用于工业、环保、医疗、能源等领域。
本文将介绍激光传感器的工作原理及其应用。
一、激光传感器的基本组成激光传感器由三部分组成:发光器、接收器和信号处理器。
其中发光器负责发射激光信号,接收器负责接受反射回来的信号,信号处理器负责处理接收到的信号并输出测量结果。
二、激光传感器的工作原理激光传感器主要利用激光在介质中的传播和反射特性来进行测量。
具体工作原理如下:1.光的传播激光发射器向待测物体发射激光束,激光束在空气中传播时几乎不会发生散射和吸收,因此激光束的能量保持不变,能够远距离传播。
2.光的反射当激光束照射到待测物体表面时,一部分能量会被物体吸收或散射,但大部分能量会被物体表面反射回来。
这些反射光线会被接收器接收到,进而通过信号处理器进行分析。
3.测量距离通过测量激光束从发射器到物体表面的时间差,可以计算出距离。
激光束发射后,经过一段时间后,接收器会接收到反射回来的信号。
利用光速恒定的特性和时间差可以求出物体表面距离。
三、激光传感器的优点和应用激光传感器具有高精度、高灵敏度、广测量范围、快速反应等优点。
它可以被广泛应用于下列领域中:1.工业制造:激光传感器可以被用于精度高、速度快的零件检测、定位和测量。
可以用于测量机床加工时工件的距离和位置,以保证加工精度。
2.环境监测:激光传感器可以快速准确地测量大气、水资源、土壤等环境参数,例如通过测量水位来监测洪水。
3.医疗应用:激光传感器可以被应用于眼科手术、血糖测量和激光治疗等方面,广泛用于临床医学。
4.能源领域:激光传感器可以被用于监测油井的油气流量、井口压力,以及发电站锅炉的水位、流量和压力等。
激光传感器具备高精度、稳定可靠、快速响应等优点,应用范围广泛,是现代传感技术的重要研究方向之一。
四、激光传感器的分类激光传感器可以按照测量方式、应用行业和工作原理等不同标准分类。
激光测距传感器的原理及应用激光测距传感器是一种基于激光技术的高精度测量设备,广泛应用于工业、建筑、测绘、汽车和军事等领域。
本文将介绍激光测距传感器的原理、工作方式以及应用场景。
激光测距传感器的原理基于激光束的反射和时间控制。
其内部包括一个发射器和一个接收器,发射器发射一束短脉冲的激光光束,当光束碰撞到目标物体时,部分光线会被物体吸收,一部分则会反射回来,接收器会接收到这些反射的光信号。
根据发射和接收光信号之间的时间差,传感器可以计算出目标物体与传感器的距离。
激光测距传感器的工作方式相对简单直观。
首先,传感器发射一束激光光束,该光束在空气或真空中传播。
然后,光束碰撞到目标物体,并被反射回传感器。
接收器接收到反射的光信号,并将其转换为电信号。
最后,通过计算光信号从发射到接收的时间差,传感器可以确定目标物体与传感器之间的距离。
激光测距传感器具有许多应用场景。
其中,最常见的应用是进行距离测量。
在工业制造中,激光测距传感器可以精确测量物体的长度、宽度和高度,用于质量控制和尺寸检查。
在建筑和测绘领域,激光测距传感器可以用于快速测量建筑物的高度和形状,用于土地勘测和建筑设计。
在汽车领域,激光测距传感器可以用于自动驾驶车辆的障碍物检测和安全辅助系统。
此外,激光测距传感器还可以应用于军事领域的目标探测和识别。
除了距离测量外,激光测距传感器还可以进行速度测量。
通过测量一个物体相对于传感器的位置变化速度,传感器可以计算出物体的运动速度。
这在交通监控和运动分析等领域中具有重要意义。
另一个激光测距传感器的应用是进行三维成像。
激光测距传感器可以扫描周围环境,并测量不同点之间的距离。
通过这些测量数据,传感器可以创建出环境的三维模型。
这在虚拟现实、机器人导航和游戏开发等领域中具有广泛应用。
总结起来,激光测距传感器利用激光技术进行距离测量,其原理基于激光束的反射和时间控制。
该传感器的应用十分广泛,包括距离测量、速度测量和三维成像等多个领域。
激光测距传感器的工作原理激光测距传感器是一种常见的距离测量设备,通过使用激光束来测量目标物体与传感器之间的距离。
它基于激光光束的速度和光程差原理,利用光的特性实现高精度测量。
本文将介绍激光测距传感器的工作原理及其应用。
一、光的速度和光程差原理光的速度在真空中为常数,约为每秒299,792,458米。
激光测距传感器利用光的速度可以精确测量被测距物体与传感器之间的距离。
这是通过测量激光从传感器发射到目标物体并返回传感器的时间来实现的。
在激光测距传感器中,激光器发射出一束脉冲激光,并由光电二极管或者其他光敏元件接收激光的返回信号。
传感器通过测量信号的时间差来计算目标物体与传感器之间的距离。
这个时间差就是光程差,而光的速度是已知的,因此可以通过简单的计算来得到距离。
二、激光测距传感器的构成激光测距传感器主要由激光器、接收器、时钟和计数器等部分组成。
激光器负责产生脉冲激光,而接收器则用于接收激光的返回信号。
时钟和计数器是用来测量光的速度和计算距离的关键组成部分。
激光测距传感器还需要一个较好的光学系统来确保激光束的聚焦和准确度。
光学系统通常包括透镜、反射镜和光路控制器等部分,用于控制激光束的发射和接收。
三、激光测距传感器的应用激光测距传感器广泛应用于各个领域,特别是在自动化控制和测量领域。
以下是一些常见的应用案例:1. 工业自动化:激光测距传感器可以用于测量机器人、自动化生产线和装配设备等的距离。
它们可以提供精确的位置信息,帮助机器人和设备进行准确的操作和定位。
2. 环境监测:激光测距传感器可以用于测量建筑物、桥梁或其他结构物的变形和位移。
这些数据可以用于监测结构物的健康状况和维护需求。
3. 距离测量:激光测距传感器可以用于测量建筑物、车辆或其他物体的距离。
例如,它们可以用于测量车辆与障碍物之间的距离,以及移动设备与其他物体之间的距离。
4. 三维扫描:激光测距传感器可以用于三维扫描和建模。
它们可以快速地扫描物体表面,并生成高精度的三维模型,用于设计、制造和其他应用。
激光传感器的工作原理及主要用途激光传感器是一种利用激光束与目标物体之间的相互作用来测量目标物体性质和距离的传感器。
它利用激光的高功率、高单色性和高直条性等特点,通过测量激光与目标物体之间的相互作用来获取目标物体的相关信息。
激光传感器广泛应用于工业自动化、测量仪器、环境监测、安全防护等领域。
首先,激光传感器通过激光器发射激光束。
激光器主要由一定的活性介质和一个反射器构成。
在激活介质中加入外界能量,激发它的特定能级跃迁,从而形成激光。
然后,激光束通过透镜或准直镜进行光束整形和调整。
通常会使用透镜把激光束集中到一个较小的光点上,这样可以提高测量的精度和分辨率。
接着,激光束照射到目标物体上,与目标物体相互作用。
激光束与目标物体的作用主要有散射、吸收、反射等。
目标物体不同的特性会导致激光的不同反射模式,通过测量这些反射模式可以判断目标物体的性质和状态。
最后,接收器接收反射回来的激光,并将其转换为电信号。
接收器通常由光电二极管或光电二极管阵列构成,它们能够将接收到的光信号转换为相应的电信号。
接收器将电信号传递给后续的电路处理,例如放大、滤波、数据处理等。
1.距离测量:激光传感器可以通过测量激光与目标物体的时间差来计算出目标物体与传感器之间的距离。
这种测量方式被广泛应用于测量、导航、机器人等领域。
2.非接触式测量:激光传感器可以实现对目标物体的非接触式测量,避免了物理接触所带来的干扰和破坏。
这种特点使得激光传感器在自动化生产、质量控制、产品检测等领域得到广泛应用。
3.位移测量:激光传感器可以对目标物体的位移进行测量,常用于自动控制系统、机械测量、机器人等领域。
4.高精度测量:激光传感器具有高灵敏度、高分辨率等特点,可以实现对目标物体的高精度测量。
这种特点使得激光传感器在精密测量、光学仪器、医疗设备等领域得到广泛应用。
5.速度测量:激光传感器可以通过测量激光与目标物体之间的多次反射时间来计算目标物体的速度。
这种测量方式常用于运动控制、轨道监测等领域。
激光测距传感器原理与应用
激光测距传感器原理与应用
激光测距传感器是一种利用激光束(或微波)聚焦于目标表面,利用衰减的反射信号推算出距离的一种测距方法。
它在相当大的距离(有些甚至可以超过10KM)内可以精确的测量距离,因此在很多场合都有着广泛的应用。
激光测距传感器原理是使用激光(常用的波长为808 nm)束照射在目标物体上,将反射的光信号接收后,再进行计算得出距离的值。
反射的光信号强弱与光的衰减成正比,即距离越远反射光信号越弱,当然得到的距离值也越大。
由于激光的衰减程度非常小,因此可以测量非常远的距离。
激光测距传感器常用的应用有以下几种:
1、测量距离:可以用于测量距离,例如测量人的身高、物体的宽度等;
2、定位:可以用于定位目标物体,传感器可以精确的测量出距离,因而可以非常精确的定位物体,无论是移动物体还是静止的物体;
3、监测环境污染程度:由于激光能够准确的测量距离,因此可以用来监测污染源发出的污染物污染程度;
4、智能导航系统:激光测距传感器也可以用于智能导航系统,能够精确的测量出距离,使得导航系统更加精准。
总之,激光测距传感器具有准确、远距离测量能力,在很多场合都有着广泛的应用。
激光传感器的工作原理及应用概述激光传感器是一种常见的光电传感器,利用激光束进行测量和探测。
它具有高精度、高灵敏度、非接触等特点,在工业自动化、机器人、安防监控等领域得到广泛应用。
本文将介绍激光传感器的工作原理以及其在不同领域的应用。
工作原理激光传感器的工作原理基于激光束的测距原理。
其核心部件是激光发射器、接收器和信号处理器。
1.激光发射器:激光传感器通过激光发射器产生并发射激光束。
激光束一般可以分为连续型和脉冲型两种。
连续型激光束是持续发射的,适用于距离较远的测量;脉冲型激光束则以脉冲的形式发射,适用于测量更近的距离。
2.接收器:激光传感器的接收器用于接收反射回来的激光束。
接收器通常包括光学透镜和光电探测器。
光学透镜用于聚焦激光束,而光电探测器则用于将激光转换为电信号。
3.信号处理器:激光传感器的信号处理器对接收到的电信号进行处理和分析,得出测量结果。
处理器可以根据接收信号的幅值、时序等信息计算出物体与激光传感器的距离、位置等参数。
应用领域激光传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用案例:工业自动化•测距和测量:激光传感器可用于测量物体的距离、高度、宽度等参数,被广泛应用于机器人导航、机械加工、流水线控制等领域。
•检测和定位:激光传感器可以用于检测物体的位置、形状等特征,常用于自动控制、目标定位等系统。
•物体识别:激光传感器可以识别、辨别不同材料的物体,广泛应用于质量检测、物料分拣等场景。
安防监控•周界安防:激光传感器可以通过监测激光束是否被遮挡来实现周界安防,常用于仓库、园区等场所。
•运动检测:激光传感器可通过检测物体的运动来实现安防监控,常用于智能门禁、入侵报警等系统。
•人体检测:激光传感器可以识别和跟踪人体,用于人体计数、行为分析等应用场景。
环境监测•污染检测:激光传感器可以检测大气中的颗粒物,用于空气污染监测、工业排放监控等。
•温度测量:激光传感器可以通过测量物体表面的红外辐射来实现非接触式温度测量,常用于物体表面温度检测。
激光测距传感器工作原理激光测距传感器是一种常用于测量物体距离的设备。
它利用激光束发射和接收的时间差来计算物体与传感器之间的距离。
本文将介绍激光测距传感器的工作原理及其应用。
1. 原理概述激光测距传感器基于飞行时间原理工作。
它发射一束脉冲激光束到物体上,并测量激光从传感器到物体的时间。
通过计算光速以及激光发射和接收的时间差,传感器可以准确地计算出物体与传感器之间的距离。
2. 发射和接收激光束在激光测距传感器中,激光器负责发射激光束,而接收器则用于接收从物体反射回来的激光束。
激光器通常是半导体激光器,使用红外激光。
反射激光经过光学透镜聚焦到接收器上,接收器将接收到的激光转换为电信号。
3. 计算测距在激光测距传感器中,测距过程可以分为几个步骤:•发射激光脉冲:激光测距器发射一个短脉冲的激光束。
•接收激光脉冲:传感器接收从物体反射回来的激光脉冲。
•计算时间差:传感器测量激光发射和接收的时间差。
这个时间差被称为飞行时间。
•计算距离:使用光速和飞行时间计算出物体与传感器之间的距离。
由于光速是已知的,因此计算出的距离就是非常准确的。
激光测距传感器可以在毫秒级的时间内完成一次测距操作。
4. 精度和范围激光测距传感器的精度和测量范围是两个重要的参数。
精度指的是传感器测量距离的准确程度。
通常以毫米为单位,精度越高,测量结果越准确。
测量范围是指传感器可以测量的最大物体距离。
不同型号的传感器具有不同的测量范围,通常在几米到几十米之间。
5. 应用激光测距传感器在工业和消费电子领域有着广泛的应用。
一些常见的应用包括:•工业自动化:激光测距传感器被广泛用于机器人导航、自动化仓储和物流系统中的精确定位和避障。
•距离测量:激光测距传感器可用于测量建筑物的高度、距离和位置,还可用于测量地质和测绘应用中的地形变化。
•安全监控:激光测距传感器可用于安防系统中的人体检测、入侵报警和跟踪设备。
6. 总结激光测距传感器利用激光束的发射和接收时间差来计算物体与传感器之间的距离。
激光传感器工作原理激光传感器是一种利用激光光束来测量目标位置、速度、距离等物理量的传感器。
它利用激光的高度聚焦性和方向性,能够精确地测量目标物体的位置和运动状态,因此在工业生产、机器人技术、自动化控制等领域有着广泛的应用。
激光传感器的工作原理主要是利用激光的发射、接收和处理过程。
首先,激光传感器通过激光发射器产生一束高能量的激光光束,然后将其照射到目标物体上。
目标物体表面的特定特性会导致激光光束的反射、散射或吸收,从而形成反射光信号。
接着,激光传感器的接收器接收反射光信号,并将其转换为电信号。
最后,经过信号处理器处理和分析,得到目标物体的位置、距离、速度等信息。
激光传感器的工作原理涉及到激光发射、光信号接收和信号处理等多个环节。
首先是激光的发射,激光传感器通常采用激光二极管或激光二极管阵列作为激光发射器,通过电流激发产生激光光束。
其次是光信号的接收,激光传感器的接收器通常采用光电二极管或光电二极管阵列来接收反射光信号,并将光信号转换为电信号。
最后是信号处理,激光传感器的信号处理器对接收到的电信号进行放大、滤波、数字化处理,最终得到目标物体的位置、距离、速度等信息。
激光传感器的工作原理决定了其具有高精度、高分辨率、快速响应等优点。
它可以实现对目标物体的非接触式测量,无需接触目标物体表面即可获取其位置和运动状态,因此可以避免因接触造成的干扰和损坏。
同时,激光传感器具有较高的测量精度和稳定性,能够满足工业生产和自动化控制领域对测量精度和稳定性的要求。
总的来说,激光传感器的工作原理是通过激光的发射、接收和处理过程来实现对目标物体位置、距离、速度等信息的测量。
其优点包括高精度、高分辨率、快速响应等,因此在工业生产、机器人技术、自动化控制等领域有着广泛的应用前景。
希望本文能够对激光传感器的工作原理有所了解,并为相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
激光传感器原理及其应用摘要:激光技术和激光器是二十世纪六十年代出现的最重大的科学技术之一。
激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器,在生产生活领域有独特的优势和应用。
关键字:激光;传感器;优势1 引言激光技术和激光器是二十世纪六十年代出现的最重大的科学技术之一。
激光技术与应用的迅猛发展,已与多个学科相结合,形成新兴的交叉学科,如光电子学、信息光学、激光光谱学、非线性光学、超快激光学、量子光学、光纤光学、导波光学、激光医学、激光生物学、激光化学等。
这些交叉技术与新的学科的出现,大大地推动了传统产业和新兴产业的发展,使得激光器的应用范围扩展到几乎国民经济的所有领域。
本文主要介绍激光传感器的原理以及其主要应用领域。
[1]2 激光传感器原理激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。
它由激光器、激光检测器和测量电路组成。
激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。
激光与普通光不同,需要用激光器产生。
激光器的工作物质,在正常状态下,多数原子处于稳定的低能级E1,在适当频率的外界光线的作用下,处于低能级的原子吸收光子能量激发而跃迁到高能级E2。
光子能量E=E2-E1=hv,式中h 为普朗克常数,v 为光子频率。
反之,在频率为v 的光的诱发下,处于能级E2 的原子会跃迁到低能级释放能量而发光,称为受激辐射。
激光器首先使工作物质的原子反常地多数处于高能级(即粒子数反转分布),就能使受激辐射过程占优势,从而使频率为v 的诱发光得到增强,并可通过平行的反射镜形成雪崩式的放大作用而产生大的受激辐射光,简称激光。
激光具有3 个重要特性。
[1]2.1 高方向性(即高定向性,光速发散角小),激光束在几公里外的扩展范围不过几厘米。
2.2 高单色性,激光的频率宽度比普通光小10 倍以上。
2.3 高亮度,利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度。
3 两种激光传感器主要原理和应用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。
总之,激光传感器的应用领域越来越广泛了,下面介绍两种激光传感器主要原理和应用。
3.1 激光位移传感器激光位移传感器能够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。
激光位移传感器(磁致伸缩位移传感器)就是利用激光的这些优点制成的新型测量仪表,它的出现,使位移测量的精度、可靠性得到极大的提高,也为非接触位移测量提供了有效的测量方法。
3.1.1 激光位移传感器的两种测量原理(一)激光三角法测量原理图1 激光三角法测量原理图半导体激光器1被镜片2聚焦到被测物体6。
反射光被镜片3收集,投射到CCD阵列4上;信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物体的距离。
激光发射器通过镜头将可见红色激光射向物体表面,经物体反射的激光通过接受器镜头,被内部的CCD线性相机接受,根据不同的距离,CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。
根据这个角度即知的激光和相机之间的距离,数字信号处理器就能计算出传感器和被测物之间的距离。
同时,光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理,并通过微处理器分析,计算出相应的输出值,并在用户设定的模拟量窗口内,按比例输出标准数据信号。
如果使用开关量输出,则在设定的窗口内导通,窗口之外截止。
另外,模拟量与开关量输出可设置独立检测窗口。
[2](二)激光回波分析法测量原理激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离可以达到一定程度的精度。
传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接受器等部分组成。
激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个脉冲到检测物并返回至接收器,处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回接收器所需时间,以此计算出距离值,该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。
[2]图2 激光回波分析法测量原理图3.1.2 激光位移传感器的应用(1)、尺寸测定:微小零件的位置识别;传送带上有无零件的监测;材料重叠和覆盖的探测;机械手位置(工具中心位置)的控制;器件状态检测;器件位置的探测(通过小孔);液位的监测;厚度的测量;振动分析;碰撞试验测量;汽车相关试验等。
(2)、金属薄片和薄板的厚度测量:激光传感器测量金属薄片(薄板)的厚度。
厚度的变化检出可以帮助发现皱纹,小洞或者重叠,以避免机器发生故障。
(3)、气缸筒的测量,同时测量:角度,长度,内、外直径偏心度,圆锥度,同心度以及表面轮廓。
(4)、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。
(5)、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。
(6)、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。
(7)、生产线上灌装级别的检查:激光传感器集成到灌装产品的生产制造中,当灌装产品经过传感器时,就可以检测到是否填充满。
传感器用激光束反射表面的扩展程序就能精确的识别灌装产品填充是否合格以及产品的数量。
3.2 激光测距传感器激光测距传感器的原理与无线雷达相同,将激光对准目标发射出去后,测量它的往返时间,再乘以光速既得到往返距离。
由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、提高接受系统的性噪比、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。
3.2.1 激光测距传感器原理激光测距实际上是一种主动光学探测方法。
主动光学探测的探测机制是:由探测系统向目标发射波束(在光学探测中,一般是红外或者可见光),波束被目标表面放射产生回波信号。
回波信号中直接或简介地包含待测信息。
接收与信号处理系统通过接收和分析回波信号,获得被测量。
[3]图3 脉冲激光测距系统简图图3为脉冲激光测距系统简图,其工作原理如下:人机操作发出测距指令,出发激光器发出激光脉冲,一小部分能量透过分束片,作为参考脉冲直接送到脉冲采集系统,作为计时的起始点,启动数字式测距计时器开始计时:另一部分由折射棱镜放射,射向目标。
一般发射前端有望远光学系统,为的是减少出射光束的发散角,以提高光能面密度,增大工作距离,还可以减少背景和周围非目标标物的干扰。
到达目标的激光束有一部分被表面漫反射回到测距仪;经接收物镜和光学滤波器,到达探测器APD,窄带光学滤波器的主要作用是充分利用激光优良的单色性,提高系统的信噪比;光探测器APD将光学信号转换为电信号,然后将电信号进行信号放大、滤波整形。
整形后的回波信号关闭时间间隔处理模块,使其停止计时。
这样,根据时间间隔处理的结果t即可计算出待测目标的距离L 为:L=(1)2/ct式(1)中,c为光速。
图3中,滤光片和光圈可以减少背景及杂闪光的影响,∆,可以表示为:降低探测器输出信号中的背景噪声。
根据式(1),脉冲测距精度L=∆(2)c2/tL∆由式(2)可知,系统处理的时间间隔精度t∆直接决定了脉冲激光测距系统的测∆。
[3]距精度L3.2.2 激光测距传感器的应用(1)汽车防撞探测器一般来说,大多数现有汽车碰撞预防系统的激光测距传感器使用激光光束以不接触方式用于识别汽车在前或者在后形势的目标汽车之间的距离,当汽车间距小于预定安全距离时,汽车防碰撞系统对汽车进行紧急刹车,或者对司机发出报警,或者综合目标汽车速度、车距、汽车制动距离、响应时间等对汽车行驶进行即时的判断和响应,可以大量的减少行车事故。
在高速公路上使用,其优点更加明显。
(2)车流量监控图4 车流量监控示意图如图4所示,这种使用方式一般固定到高速或者重要路口的龙门架上,激光发射和接收垂直地面向下,对准一条车道的中间位置,当有车辆通行时,激光测距传感器能实时输出所测得的距离值的相对改变值,进而描绘出所测车的轮廓。
这种测量方式一般使用测距范围小于30米即可,且要求激光测距速率比较高,一般要求能达到100赫兹就可以了。
这对于在重要路段监控可以达到很好的效果,能够区分各种车型,对车身高度扫描的采样率可以达到10厘米一个点(在40Km/h时,采样率为11厘米一个点)。
对车流限高,限长,车辆分型等都能实时分辨,并能快速输出结果。
4 激光传感器的独特性激光传感器可用于其它技术无法应用的场合。
例如,当目标很近时,计算来自目标反射光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务。
但是,当目标距离较远内或目标颜色变化时,普通光电传感器就难以应付了。
虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作,但是,在目标角度不固定或目标太亮时,其性能的可预测性变差。
此外,普通光电三角测量传感器一般量程只限于0.5m 以内。
超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体,而且由于它不是光学装置,所以不受颜色变化的影响。
但是,超声波传感器是依据声速测量距离的,因此存在一些固有的缺点,不能用于以下场合。
[4]4.1 待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合。
因为超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内。
4.2 需要光束直径很小的场合。
因为一般超声波束在离开传感器2m 远时直径为0.76cm。
4.3 需要可见光斑进行位置校准的场合。
4.4 多风的场合。
4.5 真空场合。
4.6 温度梯度较大的场合遥因为这种情况下会造成声速的变化。
4.7 需要快速响应的场合而激光传感器能解决上述所有场合的检测。
5 总结近年来,我们激光传感器技术取得了长足的进步,但同发达国家相比还有很大差距,高端的技术与产品仍然依赖进口。
随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术达到成熟期,光电子技术进入发展中期,激光传感器技术必将呈现迅猛发展势头。
相比普通光源,激光传感器有许多无法替代的有点,但同时要求技术也高。
大力发展激光传感器技术有利于国家在科技、经济、以及国防等多个领域独领风骚。
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