激光传感器的种类以及主要原理应用介绍

2022-02-21

激光传感器利用激光的高方向、高单色、高亮度,可实现无接触的远程测量。激光传感器常用于测量长度、距离、振动、速度、方向等物理量的测量,也可用于探伤和空气污染物监测等等。简而言之,激光传感器的应用越来越广泛,以下介绍激光传感器的种类以及主要原理和应用希望对大家有所帮助。

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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。

 

激光三角法测量原理

 

半导体激光器被镜片聚焦到被测物体。反射光被镜片收集,投射到CCD阵列上;信号处理器通过三角函数计算阵列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。

 

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。

 

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的识别灌装产品填充是否合格以及产品的数量。

 

激光测距传感器

 

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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。

 

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。

 

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,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。

激光测距传感器的应用

 

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。

 

车流量监控

  

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。

制造业的未来是智能的,智能的基础是传感器;互联网的方向是物联网,物联网的基石也是传感器

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