在工業(yè)自動化中，激光測距傳感器是最常見的傳感器之一。不過，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(yīng)用。

 

激光傳感器是利用激光技術(shù)進行測量的傳感器，一般是由激光器，光學(xué)零件，和光電器件所構(gòu)成的，它能把被測物理量（如長度，距離，振動，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。

 

相比超聲波、紅外、毫米波等其他傳感器，激光傳感器無論在測量精度、分辨率，還是抗干擾能力、穩(wěn)定性、反應(yīng)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，最常見的激光傳感器是激光位移傳感器，也稱為激光測距傳感器，可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測物體的位移、厚度、振動、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)射器通過鏡頭將可見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接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據(jù)這個角度及已知的激光和相機之間的距離，數(shù)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，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理，并通過微處理器分析，計算出相應(yīng)的輸出值，并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標準數(shù)據(jù)信號。如果使用開關(guān)量輸出，則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關(guān)量輸出可獨立設(shè)置檢測窗口。

 

采取三角測量法的激光位移傳感器最高線性度可達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測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內(nèi)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激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個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間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結(jié)果進行的平均輸出。即所謂的脈沖時間法測量的。激光回波分析法適合于長距離檢測，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：

 

01，注意被測物結(jié)構(gòu)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(fù)雜表面，可能會導(dǎo)致三角光路被遮擋，從而無法測量。還有一些吸光材料，如黑色橡膠等材料，大部分光強會被吸收，這時需要合理調(diào)節(jié)曝光時間以獲得足夠測量信號。另外反光很強，或鏡面反射被測物，可能會導(dǎo)致光線垂直返回而沒有形成漫反射，也會導(dǎo)致測量效果不佳。所以使用激光位移傳感器時，一定要先與廠家充分溝通，不要想當(dāng)然認為可以測，結(jié)果卻不好。

 

02，根據(jù)需要選擇適用的參數(shù)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，或者叫線性度、絕對誤差等，指的是傳感器的測量值偏離理論真實值的偏差程度，這個參數(shù)直接反應(yīng)測得準不準。第二個就是分辨率，這個參數(shù)指傳感器做出示數(shù)變化所需要的最小位移變化量，通常分辨率參數(shù)值要小于精度。第三個是測量速度，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(yīng)位移變化的全過程。對測量速度要求高的場合常見于振動測量。當(dāng)然除此以外，還有很多參數(shù)可以決定傳感器的性能，包括能夠承受環(huán)境溫度指標，能夠承受的振動和沖擊指標等。

 

03，品牌的選擇

 

激光位移傳感器國內(nèi)外廠商眾多，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)量好但價格也很高，而國內(nèi)小廠的價格不高但穩(wěn)定性方面又不能保證。所以選擇國內(nèi)廠商中的知名品牌是一個最好的選擇，不僅可以實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，也可以保證產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、精度等關(guān)鍵質(zhì)量指標。