日本KEYENCE基恩士激光傳感器GV-H450工作原理

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激光傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器，它能把被測物理量（如長度，流量，速度等）轉(zhuǎn)換成光信號，然后應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換器把光信號變成電信號，通過相應(yīng)電路的過濾、放大，整流得到輸出信號，從而算出被測量。激光傳感器的發(fā)展迅速，在現(xiàn)代科技、醫(yī)療、汽車方面都運(yùn)用廣泛。

激光傳感器工作原理

激光傳感器工作時(shí)，激光發(fā)射二極管首先對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。激光被目標(biāo)反射后向四面八方散射。部分散射光返回傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后在雪崩光電二極管上成像。雪崩光電二極管是一種具有內(nèi)部放大功能的光學(xué)傳感器，因此可以檢測極微弱的光信號并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。最常見的是激光測距傳感器，它可以通過記錄和處理從發(fā)出光脈沖到接收到光脈沖的時(shí)間來確定目標(biāo)距離。由于光速太快，激光傳感器可以準(zhǔn)確測量傳輸時(shí)間。

比如光速大約是3*10^8m/s。為了達(dá)到1mm的分辨率，傳輸時(shí)間測距傳感器的電子電路可以區(qū)分以下極短的時(shí)間：0.001m/(3*10^8m/s)=3ps，需要區(qū)分3ps的時(shí)間，即對電子技術(shù)要求太高，實(shí)現(xiàn)成本太高。但是今天的激光測距傳感器巧妙地避開了這個障礙，采用了一個簡單的統(tǒng)計(jì)原理，即平均法實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率，并且可以保證響應(yīng)速度。

激光傳感器的主要用途

1、激光測長

精密測量長度是精密機(jī)械制造工業(yè)和光學(xué)加工工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)代長度計(jì)量多是利用光波的干涉現(xiàn)象來進(jìn)行的，其精度主要取決于光的單色性的好壞。激光是的光源，它比以往單色光源（氪-86燈）還純10萬倍。因此激光測長的量程大、精度高。由光學(xué)原理可知單色光的最大可測長度 L與波長λ和譜線寬度δ之間的關(guān)系是L=λ2/δ。用氪－86燈可測最大長度為38.5厘米，對于較長物體就需分段測量而使精度降低。若用氦氖氣體激光器，則最大可測幾十公里。一般測量數(shù)米之內(nèi)的長度，其精度可達(dá)0.1微米。

2、激光測距

它的原理與無線電雷達(dá)相同，將激光對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去后，測量它的往返時(shí)間，再乘以光速即得到往返距離。由于激光具有高方向性、高單色性和高功率等優(yōu)點(diǎn)，這些對于測遠(yuǎn)距離、判定目標(biāo)方位、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測量精度等都是很關(guān)鍵的，因此激光測距儀日益受到重視。在激光測距儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來的激光雷達(dá)不僅能測距，而且還可以測目標(biāo)方位、運(yùn)運(yùn)速度和加速度等，已成功地用于人造衛(wèi)星的測距和跟蹤，例如采用紅寶石激光器的激光雷達(dá)，測距范圍為500～2000公里,誤差僅幾米。目前常采用紅寶石激光器、釹玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化鎵激光器作為激光測距儀的光源。

3、激光測厚

利用三角測距原理，上位于C型架的上、下方分割有一個精密激光測距傳感器，由激光器發(fā)射出的調(diào)制激光打到被測物的表面，通過對線陣 CCD的信號進(jìn)行采樣處理，線陣CCD攝像機(jī)在控制電路的控制下同步得到被測物到C型架之間的距離，通過傳感器反饋的數(shù)據(jù)來計(jì)算中間被測物的厚度。由于檢測是連續(xù)進(jìn)行的，因此就可以得到被測物的連續(xù)動態(tài)厚度值。

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