测距的传感器 激光为什么可以测距？它有怎样的特点？科普激光传感器

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。

测距传感器 ZLDS100 木梁尺寸检测，就找英国真尚有

在木工行业，各种应用都需要对板材和横梁的厚度和宽度进行高度精确的控制。其中一个关键应用是家具制造，精确的尺寸对于确保产品的正确安装和功能至关重要。例如，在制造橱柜或桌子时，板材和横梁必须保持一致的厚度和宽度。任何偏差都可能导致缝隙或错位，破坏成品的结构完整性和美观性。同样，地板或墙壁镶板安装等建筑项目也需要精确测量，以实现无缝对接。 这种高精度的厚度和宽度控制是出于维护质量标准和满足客户期望的需要。在木板和横梁构成建筑物或桥梁等大型结构的领域，精确的测量对于确保其安全性和使用寿命至关重要。即使是厚度或宽度的微小变化也会影响木制部件的强度和稳定性，从而可能导致长期问题。传统的厚度和宽度测量方法，如使用卡尺或直尺，在某些情况下仍被采用，特别是在较小的木工任务或快速测量时。然而，这些手工方法更容易出现人为错误。 英国真尚有公司推出的 ZLDS100系列紧凑型激光位移传感器是检测方法的一大进步。这些传感器比一包香烟还小，采用一体化结构设计，即使在狭小的空间内也很容易安装。它们的工作原理非常简单：发射一束激光，照射到要测量的木材表面，然后根据接收到的反射光计算传感器

与木材表面之间的距离。 英国真尚有ZLDS100系列用途广泛，测量范围从 2 毫米到 1250 毫米，线性度保证为 ± 0.05%，分辨率为 0.01%，性能卓越。为了获得精确的厚度或宽度测量结果，可以同步安装两个 ZLDS100 传感器，在电路板或横梁的两侧各安装一个。这种双传感器设置可确保两个传感器的激光点完全对准，从而实现精确测量，同时消除表面不规则造成的影响。 该系统还允许增加更多的传感器，不仅可以进行尺寸控制，还可以进行扭转检查。这一点至关重要，因为任何扭曲都会影响梁或板的结构完整性。通过将尺寸和扭转检查这两个检测过程结合起来，制造商可以确保其产品符合严格的质量标准。 针对特殊应用，市场上绝大多数品牌不支持定制或者无法小批量定制，有些即使能定制但费用高昂，而英国真尚有持续提供小批量、低成本定制传感器或方案，既满足了项目的特殊要求，又兼顾了低成本，直接促成了多个项目的成功。 在许多应用中，板材和横梁的厚度和宽度控制精度至关重要。这种精度会对最终产品的质量、功能和安全性产生重大影响。制造业尤其需要高精度来维持一致的质量标准，确保产品符合客户或监管机构规定的规格。

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