激光传感器

一、激光传感器工作原理

激光传感器工作时，激光发射二极管首先对准目标发射激光脉冲。激光被目标反射后向四面八方散射。部分散射光返回传感器接收器，被光学系统接收后在雪崩光电二极管上成像。雪崩光电二极管是一种具有内部放大功能的光学传感器，因此可以检测极微弱的光信号并将其转换为相应的电信号。见的是激光测距传感器，它可以通过记录和处理从发出光脉冲到接收到光脉冲的时间来确定目标距离。由于光速太快，激光传感器可以准确测量传输时间。

比如光速大约是3*10^8m/s。为了达到1mm的分辨率，传输时间测距传感器的电子电路可以区分以下极短的时间：0.001m/(3*10^8m/s)=3ps，需要区分3ps的时间，即对电子技术要求太高，实现成本太高。但是今天的激光测距传感器巧妙地避开了这个障碍，采用了一个简单的统计原理，即平均法实现了1mm的分辨率，并且可以保证响应速度。

二、激光传感器的主要用途

1、激光测长

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。现代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。激光是的光源，它比以往单色光源（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可测长度 L与波长λ和谱线宽度δ之间的关系是L=λ2/δ。用氪－86灯可测长度为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。

2、激光测距

它的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。目前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。

3、激光测厚

利用三角测距原理，上位于C型架的上、下方分割有一个精密激光测距传感器，由激光器发射出的调制激光打到被测物的表面，通过对线阵 CCD的信号进行采样处理，线阵CCD摄像机在控制电路的控制下同步得到被测物到C型架之间的距离，通过传感器反馈的数据来计算中间被测物的厚度。由于检测是连续进行的，因此就可以得到被测物的连续动态厚度值。