在工業(yè)自動(dòng)化中，激光測距傳感器是最常見(jiàn)的傳感器之一。不過(guò)，您對它真的了解嗎？本文將讓您一文了解它的原理、選型和應用。

 

激光傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器，一般是由激光器，光學(xué)零件，和光電器件所構成的，它能把被測物理量（如長(cháng)度，距離，振動(dòng)，流量，速度等）轉換成光信號，然后應用光電轉換器把光信號變成電信號，通過(guò)相應電路的過(guò)濾，放大，整流得到輸出信號，從而算出被測量。

 

相比超聲波、紅外、毫米波等其他傳感器，激光傳感器無(wú)論在測量精度、分辨率，還是抗干擾能力、穩定性、反應速度都具有不可比擬的優(yōu)勢。所以，在測量精度要求較高，比如0.1mm，0.01mm，甚至1um的情況下，激光傳感器往往都是首選。

 

激光傳感器工作原理

 

在工業(yè)領(lǐng)域，最常見(jiàn)的激光傳感器是激光位移傳感器，也稱(chēng)為激光測距傳感器，可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應用于檢測物體的位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測量。

 

按照測量原理，激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法，激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，而激光回波分析法則用于遠距離測量，下面分別介紹激光位移傳感器原理的兩種測量方式。

 

01，三角測量法

 

激光發(fā)射器通過(guò)鏡頭將可見(jiàn)紅色激光射向被測物體表面，經(jīng)物體表面散射的激光通過(guò)接收器鏡頭，被內部的CCD線(xiàn)性相機接收，根據不同的距離，CCD線(xiàn)性相機可以在不同的角度下“看見(jiàn)”這個(gè)光點(diǎn)。根據這個(gè)角度及已知的激光和相機之間的距離，數字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。

 

 

同時(shí)，光束在接收元件的位置通過(guò)模擬和數字電路處理，并通過(guò)微處理器分析，計算出相應的輸出值，并在用戶(hù)設定的模擬量窗口內，按比例輸出標準數據信號。如果使用開(kāi)關(guān)量輸出，則在設定的窗口內導通，窗口之外截止。另外，模擬量與開(kāi)關(guān)量輸出可獨立設置檢測窗口。

 

采取三角測量法的激光位移傳感器最高線(xiàn)性度可達1um，分辨率更是可達到0.1um的水平。

 

02，回波分析法

 

激光位移傳感器采用回波分析原理來(lái)測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過(guò)激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬(wàn)個(gè)激光脈沖到檢測物并返回至接收器，處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時(shí)間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結果進(jìn)行的平均輸出。即所謂的脈沖時(shí)間法測量的。激光回波分析法適合于長(cháng)距離檢測，但測量精度相對于激光三角測量法要低，最遠檢測距離可達250m。

 

 

 

如何選擇激光傳感器

 

我們建議大家注意以下三點(diǎn)：

 

01，注意被測物結構和材料

 

通常激光位移傳感器測量需要完整的三角光路。被測物如果有深槽或復雜表面，可能會(huì )導致三角光路被遮擋，從而無(wú)法測量。還有一些吸光材料，如黑色橡膠等材料，大部分光強會(huì )被吸收，這時(shí)需要合理調節曝光時(shí)間以獲得足夠測量信號。另外反光很強，或鏡面反射被測物，可能會(huì )導致光線(xiàn)垂直返回而沒(méi)有形成漫反射，也會(huì )導致測量效果不佳。所以使用激光位移傳感器時(shí)，一定要先與廠(chǎng)家充分溝通，不要想當然認為可以測，結果卻不好。

 

02，根據需要選擇適用的參數指標

 

常用于選擇激光位移傳感器的指標包括傳感器的精度，或者叫線(xiàn)性度、絕對誤差等，指的是傳感器的測量值偏離理論真實(shí)值的偏差程度，這個(gè)參數直接反應測得準不準。第二個(gè)就是分辨率，這個(gè)參數指傳感器做出示數變化所需要的最小位移變化量，通常分辨率參數值要小于精度。第三個(gè)是測量速度，測量速度直接決定測量是否可以跟得上被測物的變化速度，能否完整反應位移變化的全過(guò)程。對測量速度要求高的場(chǎng)合常見(jiàn)于振動(dòng)測量。當然除此以外，還有很多參數可以決定傳感器的性能，包括能夠承受環(huán)境溫度指標，能夠承受的振動(dòng)和沖擊指標等。

 

03，品牌的選擇

 

激光位移傳感器國內外廠(chǎng)商眾多，產(chǎn)品質(zhì)量、精度和分辨率差別也很大。國外知名品牌質(zhì)量好但價(jià)格也很高，而國內小廠(chǎng)的價(jià)格不高但穩定性方面又不能保證。所以選擇國內廠(chǎng)商中的知名品牌是一個(gè)最好的選擇，不僅可以實(shí)現國產(chǎn)化替代，也可以保證產(chǎn)品的可靠性、穩定性、精度等關(guān)鍵質(zhì)量指標。