激光位移傳感器三種不同工作原理的新型測量方式
激光位移傳感器的工作原理：激光位移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(yuǎn)距離測量，下面分別介紹激光位移傳感器原理的測量方式。
1、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)物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內(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”這個光點。根據(jù)這個角度及已知的激光和相機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)1um，分辨率更是可達(dá)到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器，它可以達(dá)到0.01%高分辨率，0.1%高線性度，9.4KHz高響應(yīng)，適應(yīng)惡劣環(huán)境。
2、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(dá)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(jìn)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(yuǎn)檢測距離可達(dá)250m。
激光位移傳感器也可被稱為外輪廓激光傳感器。采用激光三角反射式原理，采集不同材質(zhì)表面的二維輪廓信息。通過特殊的透鏡組，激光束被放大形成一條靜態(tài)激光線投射到被測物體表面上。激光線在被測物體表面形成漫反射，反射光透過高質(zhì)量光學(xué)系統(tǒng)，被投射到敏感感光矩陣上。除了傳感器到被測表面的距離信息(Z軸)，控制器還可以通過圖像信息計算得出沿著激光線的位置信息(X軸)。以傳感器為原心的二維坐標(biāo)系內(nèi)，輪廓儀測量輸出一組二維坐標(biāo)值。移動被測物體或輪廓儀探頭，就可以得到一組三維測量值。
3、一種新型測量方法：
非線性調(diào)頻連續(xù)波調(diào)制解調(diào)（FMCW）技術(shù)結(jié)合光學(xué)相干接收原理的方法?；谑澜珙I(lǐng)先的硅基光電集成技術(shù)，把相干檢相光路和參考光路集成在微小的芯片里。由于采用相干接收，可在有煙霧、光、粉塵等環(huán)境干擾的情況下，仍然能達(dá)到很高精度的相位測量。采用非線性調(diào)制解調(diào)技術(shù)，使低成本且精確的光學(xué)調(diào)制成為可能，通過與精確控制的參考波導(dǎo)光路進(jìn)行比對，可實現(xiàn)微米級的遠(yuǎn)距準(zhǔn)確測距，這是非線性調(diào)頻連續(xù)波及相干接收方法的原理圖與三角法原理的對比。
