激光传感器测距 激光为什么可以测距？它有怎样的特点？科普激光传感器
激光为什么可以测距？它有怎样的特点？科普激光传感器
科技中的激光测距、测速、测长等，这些仪器中都少不了激光传感器的存在，那激光传感器又是什么呢?
激光传感器原理——介绍
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。激光技术与应用的迅猛发展，和多个学科相结合，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。
激光传感器由激光器、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。
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。
激光传感器原理——原理
激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。
常见的是激光测距传感器，它通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离，还有一种是激光位移传感器。
激光传感器原理——激光的特点
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]
Ⅰ ：高亮度，利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度。
Ⅱ：高单色性，激光的频率宽度比普通光小10 倍以上。
Ⅲ：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。
激光传感器原理——激光测长
现代精密测量长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关键技术之一。
长度计量多是利用光波的干涉现象来进行的，其精度主要取决于光的单色性的好坏。激光是最理想的光源，它比以往最好的单色光源(氪-86灯)还纯10万倍。因此激光测长的量程大、精度高。由光学原理可知单色光的最大可测长度L与波长λ和谱线宽度δ之间的关系是L=λ/δ。用氪-86灯可测最大长度为38.5厘米，对于较长物体就需分段测量而使精度降低。若用氦氖气体激光器，则最大可测几十公里。一般测量数米之内的长度，其精度可达0.1微米。
激光传感器原理——激光测振
它基于多普勒原理测量物体的振动速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的观察者相对于传播波的媒质而运动，那么观察者所测到的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向。所测频率与波源的频率之差称为多普勒频移。在振动方向与方向一致时多普频移
fd=v/λ
式中;v 为振动速度,λ为波长。
在激光多普勒振动速度测量仪中，由于光往返的原因,fd =2v/λ。这种测振仪在测量时由光学部分将物体的振动转换为相应的多普勒频移,并由光检测器将此频移转换为电信号,再由电路部分作适当处理后送往多普勒信号处理器将多普勒频移信号变换为与振动速度相对应的电信号，最后记录于磁带。
这种测振仪采用波长为6328埃(┱)的氦氖激光器，用声光调制器进行光频调制，用石英晶体振荡器加功率放大电路作为声光调制器的驱动源，用光电倍增管进行光电检测，用频率跟踪器来处理多普勒信号。它的优点是使用方便，不需要固定参考系,不影响物体本身的振动,测量频率范围宽、精度高、动态范围大。缺点是测量过程受其他杂散光的影响较大。
激光传感器原理——激光测距
原理与无线电雷达相同，将激光对准目标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即得到往返距离。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、提高接收系统的信噪比、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。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等，已成功地用于人造卫星的测距和跟踪，例如采用红宝石激光器的激光雷达，测距范围为500～2000公里,误差仅几米。不久前，真尚有的研发中心研制出的LDM系列测距传感器，可以在数千米测量范围内的精度可以达到微米级别。常采用红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化镓激光器作为激光测距仪的光源。
总结：激光传感器其原理是将光学系统接受到的图像映射到雪崩光电二极管上，由雪崩光电二极管将微弱的光信号变换为相应的电信号，从而进行检测激光。
激光测距仪原理讲解，选型和应用！但你知道它的缺点吗？
原创不易，请勿抄袭！
激光测距仪被大家所熟知是由于手持式测距仪的普及，手持式激光测距仪有着操作简易，价格亲民的特点被应用在工业和非工业，那么除了手持式激光测距仪，工业中还有着精度更高，体型更加小巧的激光测距传感器，也是因为其测距方便的特点被广泛应用在工业的大大小小角落。
今天带大家了解下激光测距传感器的原理，应用场合以及优缺点还有选型等等因素，下篇文章还为大家带来实用案例，即激光测距仪与PLC的连接方式以及如何编程等等。
三角测量的原理
如上图所示，半导体激光发出的激光束照射在目标上。接收器透镜聚集目标反射的光线并聚焦到感光元件上。 当与目标之间的距离发生改变时，通过接收器透镜的反射光的角度会随之改变，光线聚焦在感光元件上的位置也有所不同。
时间测量的原理
在发光的激光照射到物体并返回的时间内测量距离。不会影响工件的表面状态，可进行稳定检测。检测右图中接收激光反射光的时间T，并计算距离Y。
计算公式： 2Y（往返距离） = C（光速） × T（接收反射光的时间）。
共焦测量的原理
测量部内部有镜头。镜头分别有固定的焦点距离，镜头的焦点距离设定为 F。使用该镜头聚光时，高度为 F 时则焦点重合 ，光线聚为１点。高度偏离 F 时，光线逐渐变模糊。
确定了该反射光量最强时音叉（镜头）的高度，目标物是否位于与该处相距焦点距离 F，便一目了然。通过 内部传感器高精度读取此时的音叉（镜头）位置，即可测量与目标物的距离。 由于是测量对焦高度，因此可不受目标物材料、颜色、倾斜等的影响，实现准确测量。
激光传感器的优缺点和注意事项；
在工业应用中，除了激光传感器，还有个功能类似的传感器，即超声波位移传感器，超声波位移传感器虽然因为制作工艺简单因此价格便宜很多，但有着致命的缺点，就是；超声波束非点状且响应时间较长。
熟知超声波传感器的热年都知道，超声波发出信号的时候是以一个扩散的形状发出去的且量程越大其面积越大，而一旦一点被遮挡信号即发射回去，因此使用起来很受限。
但激光传感器只是一个光斑，无论是很小的一个洞，还是远处的一个物体，它都可以使用，而且激光的响应时间非常快，因此可以用于快速测量。
但光类传感器都有一个致命的缺点，那就是怕水怕灰，一些激光传感器本身可以做到IP65,但在使用的时候发射器表面如果有水有灰的话光线就会被发射回去，产生假信号，在这一点上激光的表现明显不如超声波。
激光传感器在工业中的应用；
1 一些大型车辆或者目标的移动距离；工业中运动控制最精确的当属伺服系统，但我们以前讲过，伺服系统有着天生的局限性，即是无法长距离使用，而变频器加编码器可以长距离使用但编码器安装起来不是很容易，且容易损坏。这时激光测距仪就体现了价值。
将直线移动的车辆上安装一个反光板，在地上固定好激光测距传感器，将光斑打到反光板上，即可测出距离；很多重工业都是这样测距的。
2 检测行业的核心；在检测行业它也是不可或缺的一个测量手段，激光测距传感器是最为精确的测点式传感器，在手机行业汽车行业等等需要对产品进行精确测量的场合都可以见到，在这些行业，激光测距传感器主要是检测产品的表面，厚度，缝隙和磨损等等。
激光测距传感器的选型；
激光测距传感器本身的精度和量程有很大关系，既是量程范围越大，精度越低，而且范围大精度高的传感器都非常昂贵。
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