激光傳感器作為工業(yè)自動(dòng)化常見傳感器有何特點(diǎn)？

2022-05-06 瀏覽量：736

在工業(yè)自動(dòng)化中，激光測(cè)距傳感器是較為常見的傳感器之一。不過(guò)，您對(duì)它真的了解嗎？激光技術(shù)和激光器是上個(gè)世紀(jì)的最重大的科學(xué)技術(shù)之一，由于它有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好等特點(diǎn)，所以在工農(nóng)業(yè)、軍用、醫(yī)療、科學(xué)研究有較為廣泛的應(yīng)用。例如在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，像用來(lái)測(cè)距、精密檢測(cè)、定位等，相比普通光源更加精準(zhǔn)，可靠。

傳感器

利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器，組成激光器，光學(xué)零件，和光電器件所構(gòu)成。它被測(cè)物理量轉(zhuǎn)為光信號(hào)，再由關(guān)電轉(zhuǎn)換器把光信號(hào)變成電信號(hào)，再由相應(yīng)電路的過(guò)濾，放大，整流得到輸出信號(hào)（開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、脈沖信號(hào)），因此被測(cè)物理量最終變成肉眼可見的“數(shù)據(jù)”。

激光傳感器簡(jiǎn)單可靠，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)各種惡劣工作環(huán)境，分辨率較高（如測(cè)量時(shí)能達(dá)到幾個(gè)納米級(jí)），示值誤差小，穩(wěn)定性好，宜用快速測(cè)量。其次有高方向性，高單色性，高亮度。

激光傳感器與普通光電傳感器的主要區(qū)別體現(xiàn)在哪里？

區(qū)別是光源，激光傳感器的光源是激光器產(chǎn)生的。正常態(tài)，多數(shù)原子穩(wěn)定在低能級(jí)，E1。那么在適宜頻率光線作用下，低能級(jí)原子躍遷到高能級(jí)E2，這個(gè)躍遷過(guò)程是低能級(jí)原子吸收光子能量實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)光子能量公式E=E2-E1=hv，高能級(jí)E2在光子頻率V的誘發(fā)下又會(huì)躍遷到低能級(jí)E1，這個(gè)過(guò)程就有能量釋放。

激光器的工作原理剛好是反其道而行之，使工作物質(zhì)的原子反常地多數(shù)處于高能級(jí)（即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布),就能使受激輻射過(guò)程占優(yōu)勢(shì)，從而使頻率為v 的誘發(fā)光得到增強(qiáng)，并可通過(guò)平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產(chǎn)生較大的受激輻射光，即為激光。

激光傳感器在工業(yè)行業(yè)上有什么應(yīng)用？

精密機(jī)械制造工業(yè)和光學(xué)加工工業(yè)，必須要精密測(cè)量。要實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量，必須要光源有的單色性，這是普通光源無(wú)法滿足的。那么高量程，高精度的測(cè)量，只有激光傳感器滿足應(yīng)用。遠(yuǎn)距離測(cè)距，目標(biāo)定位，激光傳感器再適合不過(guò)，它的高方向性、高單色性和高功率等優(yōu)點(diǎn)就是它打敗普通光電傳感器殺手锏。

激光位移傳感器原理之激光三角測(cè)量法原理

激光發(fā)射器通過(guò)鏡頭將可見紅色激光射向被測(cè)物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過(guò)接收器鏡頭，接收器內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離，數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)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(shù)字電路處理，并通過(guò)微處理器分析，計(jì)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)。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(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。

激光三角法測(cè)量原理的激光傳感器通常是用在短距離、高精度的測(cè)量場(chǎng)合。如果是要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，較高精度的測(cè)量場(chǎng)合，那得用激光回波分析法原理的激光傳感器。回波分析法的激光傳感器內(nèi)部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接受器等部分組成。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)脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器，處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回接收器所需時(shí)間，以此計(jì)算出距離值，該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出。

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