测距传感器的工作原理 电气百科：激光测距传感器的原理及应用
电气百科：激光测距传感器的原理及应用
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激光测距传感器是先由激光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。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。下面来聊一聊激光测距传感器的原理及应用剖析，感兴趣的朋友一起来看看吧！
激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。要分辨出3ps的时间，这是对电子技术提出的过高要求，实现起来造价太高。
但是如今的激光传感器巧妙地避开了这一障碍，利用一种简单的统计学原理，即平均法则实现了1mm的分辨率，并且能保证响应速度。
远距离激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离;LED白光测速仪成像在仪表内部集成电路芯片CCD上，CCD芯片性能稳定，工作寿命长，且基本不受工作环境和温度的影响。因此，LED白光测速仪测量精度有保证，性能稳定可靠。
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：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。
无人机：着机器人(Robot)、无人机(Drone)、无人搬运车、自动驾驶等新概念系统的兴起，连带刺激测距与避障(Obstacle Avoidance)技术需求。其中测距为避障的基础，并有多种技术可以实现测距，包含无线射频(Radio Frequency;RF)、超音波(Ultrasonic)、红外线(Infrared)以及激光/雷射(Laser)等。这些技术各有其优缺点，且成本也有差异性。
其中，红外线与激光属光电半导体技术，分别运用红外线二极管(Infrared Light-Emitting Diode;IR LED)及激光二极管(Laser Diode;LD)的发波，而后接收回波来辨识物体的距离，红外线技术适合短距离运用，激光技术则适合长距离范畴。另外，常见的避障技术还有无线射频、超音波技术等，它们则常见于汽车领域应用。（光行天下）
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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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