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激光位移傳感器的兩種測(cè)量方法

• 時(shí)間：2023-09-14 15:28:50
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激光位移傳感器是一種使用激光技術(shù)來(lái)測(cè)量物體位移或距離的傳感器。它通常由激光發(fā)射器、接收器和處理器組成。激光位移傳感器的工作原理基于激光的反射或散射，當(dāng)激光脈沖從發(fā)射器發(fā)射到物體上時(shí)，它會(huì)被物體的表面反射或散射，并回到傳感器的接收器。激光位移傳感器有兩種測(cè)量方法：激光三角測(cè)量法、激光回波分析法：

　　1、激光三角測(cè)量法原理

　　● 激光三角測(cè)量法是一種基于光學(xué)原理的位移測(cè)量方法。其原理是利用激光束在被測(cè)物體上的反射或散射現(xiàn)象來(lái)計(jì)算物體表面激光照射點(diǎn)的位置高度，并通過(guò)監(jiān)測(cè)照射點(diǎn)的位置變化來(lái)測(cè)量物體的位移。具體原理如下：

　　● 激光照射：將一束激光以一定的角度照射在被測(cè)物體表面，該激光束在物體表面產(chǎn)生一個(gè)光斑。

　　● 光斑成像：從另一個(gè)角度對(duì)物體表面的光斑進(jìn)行成像。通常使用CCD光電探測(cè)器來(lái)捕捉光斑的像，光斑像的位置可以反映出光線的入射角度。

　　● 角度計(jì)算：根據(jù)光斑像的位置，可以計(jì)算出主光線的入射角度。這可以通過(guò)測(cè)量光斑像相對(duì)于參考點(diǎn)的偏移或角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　● 位移計(jì)算：通過(guò)測(cè)量物體的位移前后光斑像的位置差或角度差，可以計(jì)算出物體的位移。通常可以使用相關(guān)性計(jì)算方法或三角函數(shù)計(jì)算方法。

　　激光三角測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是非接觸式測(cè)量、高精度、快速響應(yīng)以及適用于各種表面特性的物體。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和激光器、CCD等器件的改進(jìn)，激光三角位移傳感器在性能上不斷提升，同時(shí)體積不斷縮小，成本也不斷降低，因此正逐漸實(shí)現(xiàn)從研究實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

　　2、激光回波分析法原理

　　● 激光回波分析法是一種使用激光脈沖的時(shí)間差來(lái)測(cè)量距離的方法。其原理如下：

　　● 發(fā)射激光脈沖：激光位移傳感器通過(guò)激光發(fā)射器發(fā)送激光脈沖到被測(cè)物體上。

　　● 接收激光回波：激光脈沖在被測(cè)物體表面反射或散射，并且回到傳感器的激光接收器。

　　● 計(jì)算時(shí)間差：處理器單元計(jì)算激光脈沖發(fā)射到接收器所需的時(shí)間，即激光回波的時(shí)間。

　　● 計(jì)算距離：根據(jù)激光在真空中的傳播速度和激光回波的時(shí)間差，可以計(jì)算出激光從傳感器到被測(cè)物體的距離。

　　● 平均輸出：為了提高測(cè)量精度，通常會(huì)對(duì)上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均輸出，以消除噪聲和隨機(jī)誤差。

　　激光回波分析法適用于長(zhǎng)距離的位移測(cè)量，如建筑物的高度測(cè)量、橋梁的撓度檢測(cè)等。但相對(duì)于激光三角測(cè)量法，激光回波分析法的測(cè)量精度相對(duì)較低，可能受到激光束擴(kuò)散、表面反射特性變化等因素的影響。因此，在選擇合適的位移測(cè)量方法時(shí)，需要綜合考慮測(cè)量距離、精度要求以及環(huán)境條件等因素。

　　激光位移傳感器有哪些應(yīng)用?

　　可以測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等精密的幾何測(cè)量。激光有直線度好的優(yōu)良特性，同樣激光位移傳感器相對(duì)于我們已知的超聲波傳感器有更高的精度。但是激光的產(chǎn)生裝置相對(duì)比較復(fù)雜且體積較大，因此會(huì)對(duì)激光位移傳感器的應(yīng)用范圍要求較苛刻。