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TECHNICAL ARTICLES中村講述激光傳感器工作原理
湖南中村小課堂開課了!
第十三課-講述激光傳感器的工作原理
激光傳感器工作原理
激光傳感器工作時,激光發(fā)射二極管+首先對準目標發(fā)射激光脈沖。激光被目標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間來確定目標距離。由于光速太快,激光傳感器可以準確測量傳輸時間。
比如光速大約是3*10^8m/s。為了達到1mm的分辨率,傳輸時間測距傳感器的電子電路*可以區(qū)分以下極短的時間:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps,需要區(qū)分3ps的時間,即對電子技術(shù)要求太高實現(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)計原理即平均法+實現(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)代長度計量多是利用光波的干涉現(xiàn)象+來進行的,其精度主要取決于光的單色性的好壞。激光是理想的光源,它比以單色光源(氨-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與波長入和譜線寬度8之間的關(guān)系是L=入2/8。用-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0.1微米。
2、激光測距
它的原理與無線電雷達相同,將激光對準目標發(fā)射出去后,測量它的往返時間,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,這些對于測遠距離、判定目標方位、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*不僅能測距,而且還可以測目標方位、運運速度和加速度等,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,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。
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