激光位移传感器的工作原理.doc
激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解
文章标题：深度探讨激光位移传感器三角法位移测量原理激光位移传感器是一种常用的高精度位移测量设备，其原理基于三角法。
在工业生产和科学研究中，激光位移传感器被广泛应用于各种需要精密测量的领域，如机械加工、材料测试、建筑工程等。
本文将从深度和广度的角度对激光位移传感器三角法位移测量原理进行全面探讨，旨在帮助读者全面理解和掌握这一重要原理。
一、激光位移传感器的工作原理激光位移传感器是通过激光束测量目标物体表面到传感器本体的距离，从而实现对目标物体位移的测量。
激光位移传感器内部包含激光器、接收器和信号处理器等关键部件，其工作原理基于激光的反射和回波时间的测量。
激光位移传感器能够实现高精度的位移测量，其原理基于三角法。
二、激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解2.1 发射激光束当激光位移传感器开始工作时，激光器内的激光束被发射出去，同时记录下发射的时间t1。
2.2 激光束照射目标物体激光束照射到目标物体表面后，被反射回激光位移传感器，同时记录下接收的时间t2。
2.3 计算激光束的传播时间利用激光发射和接收的时间差Δt=t2-t1，结合光速c，可以计算出激光束的传播时间。
根据传播时间和光速的关系，可以得到激光束从传感器到目标物体表面再返回传感器的距离。
2.4 计算目标物体的位移通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，可以计算出目标物体的位移。
激光位移传感器利用三角法原理，通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，实现对目标物体位移的精确测量。
三、总结回顾激光位移传感器的三角法位移测量原理是基于激光的反射和回波时间的测量，通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，实现对目标物体位移的精确测量。
这一原理在工业生产和科学研究中具有重要的应用价值，对于提高生产效率和实现精密测量起着至关重要的作用。
对激光位移传感器三角法位移测量原理进行深入的了解和掌握，对于工程技术人员和科研人员来说是至关重要的。
个人观点与理解经过对激光位移传感器三角法位移测量原理的深入研究和思考，我认为这一原理的实现过程虽然复杂，但其基本原理是相对简单的。
激光位移传感器的工作原理
激光位移传感器的工作原理激光位移传感器是一种利用激光技术测量目标物体与传感器之间距离或位移的设备。
它广泛应用于工业自动化、机器人导航、三维建模等领域。
激光位移传感器的工作原理可简单概括为发射激光束，接收并分析激光束被目标物体反射后的特性，最后计算出位移值。
激光发射器通常使用激光二极管或激光二极管阵列。
它们能够产生连续波或脉冲激光束。
激光束被发射后，聚焦成一个很小的光斑，射向目标物体。
接收器通常采用光电二极管或光电二极管阵列。
当激光束照射到目标物体上时，一部分光会被目标物体表面反射回来。
接收器接收到反射光，并将其转化为电信号。
信号处理模块对接收到的电信号进行放大和滤波处理。
由于反射光的强度会随着目标物体与传感器的距离变化而变化，信号处理模块需要将这些微弱的信号放大到合适的水平，以便后续处理。
计算模块对处理后的信号进行分析和计算。
首先，它需要将信号转化为距离或位移值，并校准传感器的误差。
通常，该模块会采用时间差法、三角法或干涉法等测量原理来计算出位移值。
然后，它还可以结合其他传感器的数据，进行更精确的位移测量和姿态估计。
1.时间差法：利用激光束从发射到接收的时间差来计算位移。
当激光束照射到目标物体上后，通过测量激光束从发射到接收的时间差，可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
2.三角法：利用三角形的几何关系来计算位移。
激光位移传感器通常采用三角形的基线法或多基线法。
基线法是通过测量激光束在同一平面上的两个不同位置的反射点，根据它们与传感器之间的距离和角度，计算出目标物体到传感器的距离和位移。
多基线法则是在三维空间中使用多个不同位置的激光束测量点，通过测量这些点之间的距离和角度关系，计算出目标物体的三维位置和姿态。
3.干涉法：利用激光束的干涉来计算位移。
激光位移传感器通常使用相干激光束，将其分为参考光和测量光。
参考光是由激光器发出的一束光，经过分束器分成两束，其中一束作为参考光束，另一束经过反射器射向目标物体，被目标物体反射后，再次经过反射器和分束器的合并，并与参考光束相干干涉。
位移传感器用于机床刀具检测
位移传感器用于机床刀具检测概述利用数字技术和自动化控制技术是机床自动化生产的重要手段之一，机床自动化生产需要对工作过程中可能出现的问题进行实时监测，以保证机床生产的效率和质量。
其中，机床刀具的磨损和变形是机床产生问题的一个主要因素。
传统的刀具磨损检测主要是通过人工目测、敲击、测量等方法来完成，效率低下，误差大。
为了准确监测机床刀具的运行状况和避免因刀具磨损和变形而引起的质量问题，现代机床普遍采用了位移传感器进行刀具的在线监测。
机床刀具监测中的位移传感器位移传感器是一种用于测量物体位置、移动量或振动的传感器。
在机床刀具监测中，位移传感器主要用于测量刀具上的振动和变形情况，以便及时判断刀具的磨损和变形程度，并采取措施进行修整或更换，保证机床生产的效率和质量。
目前，机床刀具监测中广泛使用的位移传感器包括：激光位移传感器、光纤位移传感器、电容式位移传感器、磁电位移传感器等。
这些传感器的测量原理和性能有所不同，但都具有高测量精度、高灵敏度、高稳定性、快速响应和易于安装等优点。
位移传感器的工作原理以激光位移传感器为例，它的工作原理是利用激光红外光并经光斑调制后，照射至被监测物体上，物体表面反射回来的光经过探头光学系统后，被光电探测器接收。
通过测量反射光的位移变化，确定被监测物体的位置和运动情况。
激光位移传感器由于具有测量范围广、测量精度高、抗干扰能力强、可靠性高等优点，广泛应用于机床刀具监测领域。
此外，现代机床监测系统还利用多种位移传感器进行多角度、多维度的测量，从而全面、准确地监测机床刀具的运行情况。
位移传感器在机床刀具监测中的应用利用位移传感器进行机床刀具监测，可以实现实时、连续、全面地监测刀具的磨损和变形情况，判断刀具寿命和磨损程度，提前预警并采取措施进行维修或更换。
这样不仅可以有效降低机床生产的质量问题，同时也能提高机床利用率、降低维护成本、增强机床自动控制能力和生产效率。
近年来，位移传感器技术不断发展，将应用范围扩大到更多领域。
激光位移传感器的原理
激光位移传感器的原理
首先，激光位移传感器由激光发射器、光路系统、光电探测器和信号处理电路组成。
激光发射器发射出稳定的激光光束，光路系统将激光光束引导到目标物体表面，并经过反射后返回到光电探测器。
光电探测器接收到反射光信号后，将其转换为电信号并传送给信号处理电路进行处理。
其次，激光位移传感器的原理是基于激光干涉原理。
当激光光束照射到目标物体表面时，部分光束被反射回来并与原始光束发生干涉。
由于目标物体表面的微小位移会导致反射光束的相位发生变化，因此通过测量干涉光束的相位变化就可以得到目标物体的位移信息。
另外，激光位移传感器还利用光电检测技术来实现对干涉光束的精确测量。
光电探测器能够将光信号转换为电信号，并且具有高灵敏度和快速响应的特点，可以实现对干涉光束相位变化的高精度测量。
总的来说，激光位移传感器通过激光干涉原理和光电检测技术实现了对目标物体位移的精确测量。
它具有测量精度高、响应速度快、非接触测量等优点，广泛应用于工业自动化、机器人技术、精密加工等领域。
随着激光技术和光电检测技术的不断进步，激光位移传感器的测量精度和稳定性将得到进一步提升，为工业生产和科学研究提供更加可靠的测量手段。
激光位移传感器的工作原理
激光位移传感器的工作原理
激光位移传感器是一种使用激光技术测量物体位移的传感器。
其工作原理基于光的干涉原理和三角测量原理。
激光位移传感器一般由激光发射器和接收器组成。
激光发射器发出一束激光，激光束被物体反射后经过光学透镜汇聚到接收器上。
接收器接收到的激光信号被转换为电信号，并通过电路处理得到位移信息。
在测量中，激光束照射在被测物体上的某一点上。
被测物体表面上的点作为光的反射面，反射回来的光会与发射的光发生干涉。
干涉产生的光程差与物体与传感器的距离成正比。
通过测量这个光程差的变化，可以求得物体与传感器之间的距离变化，即位移。
具体测量时，利用三角函数的关系，将物体与传感器之间的距离变化转化为光程差的变化。
通过测量光程差的变化，再经过一系列的信号处理，可以得到物体的位移信息。
激光位移传感器的工作原理可以用来测量微小的位移，具有高精度、高灵敏度、非接触和快速响应等特点。
在许多工业和科学领域，激光位移传感器都被广泛地应用于位移测量、振动分析、材料力学测试等。
激光位移传感器 原理
激光位移传感器原理一、激光位移传感器的基本原理激光位移传感器是一种利用激光测量物体位置和距离的设备。
它的基本原理是通过发射一束激光，将其照射到被测物体上，然后接收反射回来的激光，通过计算反射时间或者反射角度等参数，来确定被测物体的位置或者距离。
二、激光位移传感器的结构1. 激光发射器：用于产生一束高能量密度、单色性好、方向性强的激光束。
2. 光学系统：包括凸透镜、反射镜等元件，用于将激光束聚焦到被测物体上，并将反射回来的信号重新聚焦到接收器上。
3. 接收器：用于接收反射回来的信号，并将其转化为电信号。
4. 信号处理系统：对接收到的电信号进行处理，得出被测物体的位置或者距离信息。
三、激光位移传感器的工作原理1. 时间法时间法是一种常见的工作原理。
它利用了速度不变定律，即在同样介质中，光速不变。
当激光束照射到被测物体上时，会有一部分光线被反射回来，经过接收器接收后，可以计算出反射时间t。
由于光速不变，可以通过计算t×c/2得出被测物体的距离，其中c为光速。
2. 三角法三角法是一种基于几何学原理的工作原理。
它利用了激光束到达被测物体和反射回来的路径长度差ΔL与物体距离d之间的关系，即ΔL=2d sinθ，其中θ为激光束与被测物体之间的夹角。
通过测量θ和ΔL，可以计算出被测物体的距离。
3. 相移法相移法是一种基于干涉原理的工作原理。
它利用了激光束照射到被测物体上后所产生的干涉条纹来确定被测物体的位置或者变形情况。
在相移法中，需要通过改变激光束相位来获得不同干涉条纹图像，并进行处理得出被测物体信息。
四、激光位移传感器的应用1. 工业自动化：激光位移传感器可以用于机器人、自动化生产线等场合，实现对被测物体位置和距离的精确测量。
2. 航空航天：激光位移传感器可以用于航空航天领域中的飞行姿态控制、导航等方面。
3. 医疗领域：激光位移传感器可以用于医疗领域中的眼科手术、牙科治疗等方面，实现对被测物体位置和距离的精确测量。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理
位移传感器是一种用于测量物体位移的设备，它能够将物体的位置变化转化为电信号输出。
位移传感器广泛应用于工业自动化、机械设备、航空航天等领域，用于监测和控制物体的运动状态。
位移传感器的工作原理主要基于以下几种原理：
1. 电阻式位移传感器：电阻式位移传感器是通过测量电阻值的变化来确定物体位移的。
它通常由一个可变电阻和一个测量电路组成。
当物体位移时，可变电阻的电阻值会发生变化，测量电路通过测量电阻值的变化来确定位移值。
2. 容量式位移传感器：容量式位移传感器是利用物体与传感器之间的电容变化来测量位移的。
传感器通常由两个电极组成，当物体靠近传感器时，电容值会发生变化，通过测量电容值的变化来确定位移值。
3. 光电式位移传感器：光电式位移传感器是利用光电效应来测量位移的。
传感器通常由一个发光器和一个接收器组成，当物体位移时，光线的强度会发生变化，通过测量光线强度的变化来确定位移值。
4. 磁电式位移传感器：磁电式位移传感器是利用磁场的变化来测量位移的。
传感器通常由一个磁场发生器和一个磁场接收器组成，当物体位移时，磁场的强度或方向会发生变化，通过测量磁场的变化来确定位移值。
5. 激光干涉式位移传感器：激光干涉式位移传感器是利用激光干涉原理来测量位移的。
传感器通常由一个激光发射器和一个激光接收器组成，当物体位移时，激光的干涉图案会发生变化，通过测量干涉图案的变化来确定位移值。
以上是常见的几种位移传感器的工作原理，不同类型的位移传感器适用于不同的应用场景。
在选择位移传感器时，需要根据实际需求考虑测量范围、精度、响应速度等因素，并结合具体的应用环境进行选择。
光谱共焦位移传感器 原理
光谱共焦位移传感器原理
光谱共焦位移传感器原理是基于共焦原理和光散射原理。
当一个样品被激光照射时，光会被样品上的粒子散射，散射光的光谱特性与粒子的属性和位置有关。
通过在样品上移动光焦点的位置，可以观察到不同位置的散射光的光谱变化。
根据这些光谱变化，可以推断出光焦点在样品上的位置信息。
通过测量光焦点的位移，可以获得样品上粒子的位移信息。
光谱共焦位移传感器的工作原理可以简要概括如下：
1. 发射激光：传感器发射激光束，激光通过透镜聚焦成一点，产生光焦点。
2. 散射反馈：光焦点照射到样品上，样品上的粒子会散射部分光线，被传感器接收到。
3. 光谱分析：传感器通过光谱分析技术对接收到的散射光进行光谱分析，得到光谱信息。
4. 位移计算：通过比较不同位置光焦点的光谱信息，传感器可以计算出光焦点在样品上的位移。
5. 位移输出：传感器将位移信息输出给外部设备，用于进一步处理或控制。
光谱共焦位移传感器可用于测量微小位移、振动、形变等物理量的变化。
其优点包括非接触性、高灵敏度、快速响应速度等，具有广泛的应用前景。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理主要包括传感器的测量原理和信号输出原理。
传感器的测量原理是通过测量物体相对于传感器位置的位移来实现的，常见的测量原理包括电容式、电感式、光电式、超声波式等。
其中，电容式位移传感器是应用最为广泛的一种，它利用电容的变化来测量物体的位移。
当物体移动时，与传感器之间的电容值会发生变化，传感器通过测量电容值的变化来获取物体的位移信息。
除了测量原理，位移传感器的工作原理还涉及信号输出原理。
传感器测量到物体的位移信息后，需要将其转换成相应的电信号输出。
常见的信号输出方式包括模拟信号和数字信号，其中模拟信号是将位移信息转换成连续变化的电压或电流信号输出，而数字信号则是将位移信息转换成离散的数字信号输出。
通过信号输出，位移传感器可以将测量到的位移信息传输给控制系统或显示设备，实现对物体位置变化的监测和控制。
在实际应用中，位移传感器的工作原理还需要考虑到其灵敏度、精度、稳定性等指标。
传感器的灵敏度是指其对位移变化的敏感程度，而精度则是指传感器测量结果与真实值之间的偏差程度。
此外，稳定性也是衡量传感器性能的重要指标，传感器在长时间使用过程中需要保持稳定的测量性能，不受外界环境的影响。
总的来说，位移传感器的工作原理是通过测量物体相对于传感器位置的位移来实现的，包括测量原理和信号输出原理两个方面。
在实际应用中，还需要考虑传感器的灵敏度、精度、稳定性等指标。
通过对位移传感器工作原理的深入了解，可以更好地应用于工业自动化、机械设备、汽车行业等领域，为实现精准测量和控制提供技术支持。
激光位移传感器的工作原理
ZLDS10X可定制激光位移传感器量程: 2～1000mm可定制精度: 最高%玻璃%分辨率: 最高%频率响应: 基本原理是光学三角法：半导体激光器1被镜片2聚焦到被测物体6;反射光被镜片3收集,投射到CCD阵列4上；信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物体的距离;激光传感器原理与应用激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器;它由激光器、激光检测器和测量电路组成;激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等;激光和激光器——激光是20世纪60年代出现的最重大的科学技术成就之一;它发展迅速,已广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等各方面;激光与普通光不同,需要用激光器产生;激光器的工作物质,在正常状态下,多数原子处于稳定的低能级E1,在适当频率的外界光线的作用下,处于低能级的原子吸收光子能量受激发而跃迁到高能级E2;光子能量E=E2-E1=hv,式中h为普朗克常数,v为光子频率;反之,在频率为v的光的诱发下,处于能级 E2的原子会跃迁到低能级释放能量而发光,称为受激辐射;激光器首先使工作物质的原子反常地多数处于高能级即粒子数反转分布,就能使受激辐射过程占优势,从而使频率为v的诱发光得到增强,并可通过平行的反射镜形成雪崩式的放大作用而产生强大的受激辐射光,简称激光;激光具有3个重要特性：1高方向性即高定向性,光速发散角小,激光束在几公里外的扩展范围不过几厘米；2高单色性,激光的频率宽度比普通光小10倍以上；3高亮度,利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度;激光器按工作物质可分为4种：1固体激光器：它的工作物质是固体;常用的有红宝石激光器、掺钕的钇铝石榴石激光器即YAG激光器和钕玻璃激光器等;它们的结构大致相同,特点是小而坚固、功率高,钕玻璃激光器是目前脉冲输出功率最高的器件,已达到数十兆瓦;2气体激光器：它的工作物质为气体;现已有各种气体原子、离子、金属蒸气、气体分子激光器;常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形状如普通放电管,特点是输出稳定,单色性好,寿命长,但功率较小,转换效率较低;3液体激光器:它又可分为螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器,其中最重要的是有机染料激光器,它的最大特点是波长连续可调;4半导体激光器：它是较年轻的一种激光器,其中较成熟的是砷化镓激光器;特点是效率高、体积小、重量轻、结构简单,适宜于在飞机、军舰、坦克上以及步兵随身携带;可制成测距仪和瞄准器;但输出功率较小、定向性较差、受环境温度影响较大;应用——利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量;激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量,还可用于探伤和大气污染物的监测等;激光测长——精密测量长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关键技术之一;现代长度计量多是利用光波的干涉现象来进行的,其精度主要取决于光的单色性的好坏;激光是最理想的光源,它比以往最好的单色光源氪-86灯还纯10万倍;因此激光测长的量程大、精度高;由光学原理可知单色光的最大可测长度 L与波长λ和谱线宽度δ之间的关系是L=λ2/δ;用氪－86灯可测最大长度为38.5厘米,对于较长物体就需分段测量而使精度降低;若用氦氖气体激光器,则最大可测几十公里;一般测量数米之内的长度,其精度可达微米;激光测距——它的原理与无线电雷达相同,将激光对准目标发射出去后,测量它的往返时间,再乘以光速即得到往返距离;由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点,这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的,因此激光测距仪日益受到重视;在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距,而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等,已成功地用于人造卫星的测距和跟踪,例如采用红宝石激光器的激光雷达,测距范围为500～2000公里,误差仅几米;目前常采用红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化镓激光器作为激光测距仪的光源;激光测厚——利用三角测距原理,上位于C型架的上、下方分割有一个精密激光测距传感器,由激光器发射出的调制激光打到被测物的表面,通过对线阵 CCD的信号进行采样处理,线阵CCD摄像机在控制电路的控制下同步得到被测物到C型架之间的距离,通过传感器反馈的数据来计算中间被测物的厚度;由于检测是连续进行的,因此就可以得到被测物的连续动态厚度值;影响激光测厚精度的安装因素：和其它传感器测厚一样,要实现精密测厚需要注意以下条件,否则再好的传感器也测不准;精密测厚,选精密激光位移传感器很重要,但如果两个传感器不能同步工作,安装不同轴,则根本测不准：1单激光位移传感器测厚被测体放在测量平台上,测量出传感器到平台表面距离,然后再测出传感器到被测体表面间距,经计算后测出厚度;要求被测体与测量平台之间无气隙,被测体无翘起;这些严格要求只有在离线情况能实现;2双激光位移传感器测厚在被测体上方和下方各安装一个激光位移传感器,被测体厚度D=C-A+B;其中,C 是两个传感器之间距离,A是上面传感器到被测体之间距离,B是下面传感器到被测体之间距离;在线厚度测量用这种方法优点是可消除被测体振动对测量结果的影响;但同时对传感器安装和性能有要求;保证测量准确性的条件是：两个传感器发射光束必须同轴,以及两个传感器扫描必须同步;同轴是靠安装实现,而同步要靠选择有同步端激光传感器;不同步将代来很大误差：如果被测体存在振动频率20HZ,振幅1mm,如果信号不同步延迟1ms,那么就会带来125µm误差;安装使两个激光同轴,不但确保被测体同一位置上的厚度,同时降低了被测体倾斜带来的误差;以被测体运动方向不同轴为例,当不同轴1mm,被测体倾斜2°可带来35µm误差;激光三角漫反射位移传感器用于测厚有明显优点：1非常小的测量光斑,是点光斑面积,它比面积型非接触电容、电涡流传感器需要的面积小很多,对被测体面积几乎无要求,适合测量非常小面积尺寸厚度；2较远的测量范围起始间距;它比非接触电容、电涡流传感器起始间距大很多;这样传感器可以远离被测体,免受碰坏,及被测体热辐射影响；3有很大的测量范围,这是其它传感器很难做到的；4与被测体材料无关,即金属非金属体,非透明有漫反射条件表面都能测;5用激光测厚取代同位素测厚,可以消除对用户的放射性损害;激光测振——它基于多普勒原理测量物体的振动速度;多普勒原理是指：若波源或接收波的观察者相对于传播波的媒质而运动,那么观察者所测到的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向;所测频率与波源的频率之差称为多普勒频移;在振动方向与方向一致时多普频移fd=v/λ,式中v 为振动速度、λ为波长;在激光多普勒振动速度测量仪中,由于光往返的原因,fd =2v/λ;这种测振仪在测量时由光学部分将物体的振动转换为相应的多普勒频移,并由光检测器将此频移转换为电信号,再由电路部分作适当处理后送往多普勒信号处理器将多普勒频移信号变换为与振动速度相对应的电信号,最后记录于磁带;这种测振仪采用波长为6328埃┱的氦氖激光器,用声光调制器进行光频调制,用石英晶体振荡器加功率放大电路作为声光调制器的驱动源,用光电倍增管进行光电检测,用频率跟踪器来处理多普勒信号;它的优点是使用方便,不需要固定参考系,不影响物体本身的振动,测量频率范围宽、精度高、动态范围大;缺点是测量过程受其他杂散光的影响较大;激光测速——它也是基多普勒原理的一种激光测速方法,用得较多的是激光多普勒流速计见激光流量计,它可以测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等;多普勒测速系统Doppler velocity-measuring system原理：从开过来的机车所听到的声波间的距离被压缩了,就好像一个人正在关手风琴;这个动作的结果产生一个明显的较高的音调;当火车离去时,声波传播开来,就出现了较低的声音--这种现象被称为“多普勒”效应;检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应;从测速仪里射出一束射线,射到汽车上再返回测速仪;测速仪里面的微型信息处理机把返回的波长与原波长进行比较;返回波长越紧密,前进的汽车速度也越快--那就证明驾驶员超速驾驶的可能性也越大;激光多普勒测速仪是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号,再根据速度与多普勒频率的关系得到速度;由于是激光测量,对于流场没有干扰,测速范围宽,而且由于多普勒频率与速度是线性关系,和该点的温度,压力没有关系,是目前世界上速度测量精度最高的仪器;多普勒测速工作原理可以用干涉条纹来说明;当聚焦透镜把两束入射光以某角会聚后,由干激光束良好的相干性,在会聚点上形成明暗相间的干涉条纹,条纹间隔正比干光波波长,而反比干半交角的正弦值;当流体中的粒子从条纹区的方向经过时,会依次散射出光强随时间变化的一列散射光波,称为多普勒信号;这列光波强度变化的频率称为多普勒频移;经过条纹区粒子的速度愈高,多普勒频移就愈高;将垂直于条纹方向上的粒子速度,除以条纹间隔,考虑到流体的折射率就能得到多普勒频移与流体速度之间线性关系;多普勒测速系统就是利用速度与多谱勒频移的线性关系来确定速度的;各个方向上的多普勒频率的相位差和粒子的直径成正比,利用监测到的相位差可以来确定粒径;光学测速测长系统相对于传统的测速测长系统编码器或测速电机的优势是：1编码器或测速马达测量都是依靠测速辊与被测量物体的摩擦来实现的,存在摩擦的地方就会有相对滑动的存在,尤其是在速度变化的过程中滑动更明显,此时会产生较明显的误差；而多普勒测量系统是非接触测量,从原理上消除了这个误差;2接触式测量过程中,当生产的产品为对表面光洁度要求非常高的产品时,比如不锈钢板带,容易对表面产生损伤,而采用多普勒测量系统完全避免;3编码器或测速马达是机械类产品,长期的运转存在机械磨损,从而影响到测量精度,而多普勒测量系统属于光学仪器,内部没有机械磨损,不存在随运行时间而测量精度变化的问题;4在钢铁的轧机或平整机运行过程中,由于在板带上有巨大的张力,在高速运行中会产生高频振动,对接触式的测速系统影响非常大;比如在平整机上,采用编码器对平整机的延长率进行控制时,实际测量的结果是板带平整后的延长率是在3%-15%之间变化,升速或降速时编码器信号由于摩擦打滑的影响无法参与控制;冷轧板带的延长率直接影响的是深冲性能,延长率控制不好,生产的成品板带的质量级别无法提高,无法满足比如家电生产企业,汽车生产企业等对深冲成型性能要求非常高的企业的要求;采用多普勒测量系统进行控制时,延长率一般可以控制在目标值的%左右波动,优势非常明显;而且轧机的升速,降速对其性能无任何影响,所以整卷钢带的成材率可以高达97%以上,效益非常明显;而采用编码器时,由于受到诸多限制,成材率一般低于85%;材料表面反射系数对激光传感器的影响激光漫反射位移传感器正常工作的前提是要求被测物体表面具有漫反射条件,出厂时厂家是用白陶瓷作为标准面;反射系数是光输入到表面能量与返回能量之比;光亮表面反射系数高,例如白纸就高,粗糙或黑色表面反射系数低,例如黑橡胶就低;并不是反射系数愈大愈好,当反射系数100%时,例如镜面时,激光成像光斑被100%反射回到激光光源,而接受漫反射的CCD端无成像光,所以镜面就不能正常工作;反之当反射系数为0%时绝对黑体,入射光被百分百吸收,无反射光,传感器也不能工作;只有反射系数<100%,和>0%之间,激光漫反射传感器才能可靠工作;各种材料表面反射系数：白陶瓷约95%白纸约75-80%金属材料约55-60%黑纸约5%黑橡胶约3-5%黑绒布约%激光传感器所能解决其它技术无法解决的问题激光传感器可用于其它技术无法应用的场合;例如,当目标很近时,计算来自目标反射光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务;但是,当目标距离较远内或目标颜色变化时,普通光电传感器就难以应付了;虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作,但是,在目标角度不固定或目标太亮时,其性能的可预测性变差;此外,普通光电三角测量传感器一般量程只限于0.5m以内;超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体,而且由于它不是光学装置,所以不受颜色变化的影响;但是,超声波传感器是依据声速测量距离的,因此存在一些固有的缺点,不能用于以下场合;1待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合;因为超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内;2需要光束直径很小的场合;因为一般超声波束在离开传感器2m远时直径为0.76cm;3需要可见光斑进行位置校准的场合;4多风的场合;5真空场合;6温度梯度较大的场合;因为这种情况下会造成声速的变化;7需要快速响应的场合;而激光传感器能解决上述所有场合的检测;激光产品危险等级划分激光产品危险等级分类是描述激光系统对人体造成伤害程度的界定指标;分类从第I类激光无伤害到第IV类激光器如2000瓦二氧化碳激光器可以切割厚钢板;制造商必须在第II类,第III类和第IV类激光产品上贴有带激光危险等级分类字样的警告标签;第I类激光产品——没有生物性危害;任何可能观看的光束都是被屏蔽的,且在激光暴露时激光系统是互锁的;大型激光打印机如DEC LPS-40是由10毫瓦IIIb 类氦氖激光驱动的,尽管实际的激光器是IIIb类,但打印机是互锁的,以避免和暴露的激光束发生任何接触,因此,该设备不产生任何生物性危害;这也适用于CD 播放器和小型激光打印机,他们都是第一类设备;第II类激光产品——输出功率1毫瓦;不会灼伤皮肤,不会引起火灾;由于眼睛反射可以防止一些眼部损害,所以这类激光器不被视为危险的光学设备;例如当眼遇到明亮的光线时,会自动眨眼,或者转动头部以避开这些强光线;这就是所谓的反射行为或反射时间;在这段时间内这类激光产品不会对眼睛造成伤害;尽管如此,一个人也不会愿意较长时间盯着看它;在这类激光设备上应放黄色警告标签;第IIIa类激光产品——输出功率1毫瓦到5毫瓦;不会灼伤皮肤;在某种条件下,这类激光可以对眼睛造成致盲以及其他损伤;这类激光产品应该有：1激光发射指示灯,表明激光器是否在工作；2应该使用电源钥匙开关,阻止他人擅自使用；3应该贴有一个危险标签和输出xx的标签;第IIIb类激光产品——输出功率5毫瓦到500毫瓦;在功率比较高时,这类激光产品能够烧焦皮肤;这类激光产品明确定义为对眼睛有危害,尤其是在功率比较高时,将造成眼睛损伤;这类激光产品必须具备：1钥匙开关,阻止他人擅自使用；2激光发射指示灯,表明激光器是否在工作；3启动电源后有3至5秒延迟时间使操作者离开光束路径；4装有急停开关,随时关断激光光束；5在激光器上必须贴有红色的危险标签和xxaperature标签;250mw激光器照射一张红纸,不到2秒钟就点燃了第IV类激光产品——输出功率大于500毫瓦;这类激光产品一定能够造成眼睛损伤;就像灼烧皮肤和点燃衣物一样,激光能够引燃其他材料;这类激光系统必须具备：1钥匙开关,阻止他人擅自使用；2保险装置,防止工作时系统的保护盖被打开；3激光发射指示灯,表明激光器是否在工作；4装有急停开关,随时关断激光光束；5在激光器上贴好红色危险标签和xxaperature标签,这类激光反射光束和主光束一样都很危险;一个1000瓦二氧化碳激光器可以在一块钢板上打孔,设象一下,如果是眼睛会怎么样。
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ZLDS10X可定制激光位移传感器量程: 2～1000mm（可定制）精度: 最高0.1%（玻璃0.2%）分辨率: 最高0.03%频率响应: 2K.5K.8K.10K基本原理是光学三角法：半导体激光器1被镜片2聚焦到被测物体6。
反射光被镜片3收集 ,投射到CCD 阵列4上；信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物体的距离。
激光传感器原理与应用激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。
它由激光器、激光检测器和测量电路组成。
激光传感器是新型测量仪表 ,它的优点是能实现无接触远距离测量 ,速度快 ,精度高 ,量程大 ,抗光、电干扰能力强等。
激光和激光器——激光是20世纪60年代出现的最重大的科学技术成就之一。
它发展迅速 ,已广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等各方面。
激光与普通光不同 ,需要用激光器产生。
激光器的工作物质 ,在正常状态下 ,多数原子处于稳定的低能级E1,在适当频率的外界光线的作用下 ,处于低能级的原子吸收光子能量受激发而跃迁到高能级E2。
光子能量E=E2-E1=hv,式中h为普朗克常数 ,v 为光子频率。
反之 ,在频率为v的光的诱发下 ,处于能级 E2的原子会跃迁到低能级释放能量而发光 ,称为受激辐射。
激光器首先使工作物质的原子反常地多数处于高能级（即粒子数反转分布） ,就能使受激辐射过程占优势 ,从而使频率为v的诱发光得到增强,并可通过平行的反射镜形成雪崩式的放大作用而产生强大的受激辐射光 ,简称激光。
激光具有3个重要特性：（1）高方向性（即高定向性 ,光速发散角小） ,激光束在几公里外的扩展范围不过几厘米；（2）高单色性 ,激光的频率宽度比普通光小10倍以上；（3）高亮度 ,利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度。
激光器按工作物质可分为4种：（1）固体激光器：它的工作物质是固体。
常用的有红宝石激光器、掺钕的钇铝石榴石激光器 (即YAG激光器)和钕玻璃激光器等。
它们的结构大致相同 ,特点是小而坚固、功率高 ,钕玻璃激光器是目前脉冲输出功率最高的器件 ,已达到数十兆瓦。
（2）气体激光器：它的工作物质为气体。
现已有各种气体原子、离子、金属蒸气、气体分子激光器。
常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器 ,其形状如普通放电管 ,特点是输出稳定 ,单色性好,寿命长,但功率较小 ,转换效率较低。
（3）液体激光器:它又可分为螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器 ,其中最重要的是有机染料激光器 ,它的最大特点是波长连续可调。
（4）半导体激光器：它是较年轻的一种激光器 ,其中较成熟的是砷化镓激光器。
特点是效率高、体积小、重量轻、结构简单 ,适宜于在飞机、军舰、坦克上以及步兵随身携带。
可制成测距仪和瞄准器。
但输出功率较小、定向性较差、受环境温度影响较大。
应用——利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。
激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量 ,还可用于探伤和大气污染物的监测等。
激光测长——精密测量长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关键技术之一。
现代长度计量多是利用光波的干涉现象来进行的 ,其精度主要取决于光的单色性的好坏。
激光是最理想的光源 ,它比以往最好的单色光源（氪-86灯）还纯10万倍。
因此激光测长的量程大、精度高。
由光学原理可知单色光的最大可测长度 L与波长λ和谱线宽度δ之间的关系是L=λ2/δ。
用氪－86灯可测最大长度为38.5厘米 ,对于较长物体就需分段测量而使精度降低。
若用氦氖气体激光器 ,则最大可测几十公里。
一般测量数米之内的长度 ,其精度可达0.1微米。
激光测距——它的原理与无线电雷达相同 ,将激光对准目标发射出去后 ,测量它的往返时间 ,再乘以光速即得到往返距离。
由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点 ,这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的 ,因此激光测距仪日益受到重视。
在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距 ,而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等 ,已成功地用于人造卫星的测距和跟踪 ,例如采用红宝石激光器的激光雷达 ,测距范围为500～2000公里,误差仅几米。
目前常采用红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化镓激光器作为激光测距仪的光源。
激光测厚——利用三角测距原理 ,上位于C型架的上、下方分割有一个精密激光测距传感器 ,由激光器发射出的调制激光打到被测物的表面 ,通过对线阵 CCD的信号进行采样处理 ,线阵CCD摄像机在控制电路的控制下同步得到被测物到C型架之间的距离 ,通过传感器反馈的数据来计算中间被测物的厚度。
由于检测是连续进行的 ,因此就可以得到被测物的连续动态厚度值。
影响激光测厚精度的安装因素：和其它传感器测厚一样 ,要实现精密测厚需要注意以下条件 ,否则再好的传感器也测不准。
精密测厚 ,选精密激光位移传感器很重要 ,但如果两个传感器不能同步工作 ,安装不同轴 ,则根本测不准：（1）单激光位移传感器测厚被测体放在测量平台上 ,测量出传感器到平台表面距离 ,然后再测出传感器到被测体表面间距 ,经计算后测出厚度。
要求被测体与测量平台之间无气隙 ,被测体无翘起。
这些严格要求只有在离线情况能实现。
（2）双激光位移传感器测厚在被测体上方和下方各安装一个激光位移传感器 ,被测体厚度D=C-(A+B)。
其中 ,C是两个传感器之间距离 ,A是上面传感器到被测体之间距离 ,B是下面传感器到被测体之间距离。
在线厚度测量用这种方法优点是可消除被测体振动对测量结果的影响。
但同时对传感器安装和性能有要求。
保证测量准确性的条件是：两个传感器发射光束必须同轴 ,以及两个传感器扫描必须同步。
同轴是靠安装实现 ,而同步要靠选择有同步端激光传感器。
不同步将代来很大误差：如果被测体存在振动频率20HZ ,振幅1mm ,如果信号不同步延迟1ms ,那么就会带来125µm误差。
安装使两个激光同轴 ,不但确保被测体同一位置上的厚度 ,同时降低了被测体倾斜带来的误差。
以被测体运动方向不同轴为例 ,当不同轴1mm ,被测体倾斜2°可带来35µm误差。
激光三角漫反射位移传感器用于测厚有明显优点：（1）非常小的测量光斑 ,是点光斑面积 ,它比面积型非接触电容、电涡流传感器需要的面积小很多 ,对被测体面积几乎无要求 ,适合测量非常小面积尺寸厚度；（2）较远的测量范围起始间距。
它比非接触电容、电涡流传感器起始间距大很多。
这样传感器可以远离被测体 ,免受碰坏 ,及被测体热辐射影响；（3）有很大的测量范围 ,这是其它传感器很难做到的；（4）与被测体材料无关 ,即金属非金属体 ,非透明有漫反射条件表面都能测。
（5）用激光测厚取代同位素测厚 ,可以消除对用户的放射性损害。
激光测振——它基于多普勒原理测量物体的振动速度。
多普勒原理是指：若波源或接收波的观察者相对于传播波的媒质而运动 ,那么观察者所测到的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向。
所测频率与波源的频率之差称为多普勒频移。
在振动方向与方向一致时多普频移fd=v/λ,式中v 为振动速度、λ为波长。
在激光多普勒振动速度测量仪中 ,由于光往返的原因,fd =2v/λ。
这种测振仪在测量时由光学部分将物体的振动转换为相应的多普勒频移,并由光检测器将此频移转换为电信号,再由电路部分作适当处理后送往多普勒信号处理器将多普勒频移信号变换为与振动速度相对应的电信号 ,最后记录于磁带。
这种测振仪采用波长为6328埃(┱)的氦氖激光器 ,用声光调制器进行光频调制 ,用石英晶体振荡器加功率放大电路作为声光调制器的驱动源 ,用光电倍增管进行光电检测 ,用频率跟踪器来处理多普勒信号。
它的优点是使用方便 ,不需要固定参考系,不影响物体本身的振动,测量频率范围宽、精度高、动态范围大。
缺点是测量过程受其他杂散光的影响较大。
激光测速——它也是基多普勒原理的一种激光测速方法,用得较多的是激光多普勒流速计(见激光流量计),它可以测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。
多普勒测速系统（Doppler velocity-measuring system）原理：从开过来的机车所听到的声波间的距离被压缩了 ,就好像一个人正在关手风琴。
这个动作的结果产生一个明显的较高的音调。
当火车离去时 ,声波传播开来 ,就出现了较低的声音--这种现象被称为“多普勒”效应。
检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。
从测速仪里射出一束射线 ,射到汽车上再返回测速仪。
测速仪里面的微型信息处理机把返回的波长与原波长进行比较。
返回波长越紧密 ,前进的汽车速度也越快--那就证明驾驶员超速驾驶的可能性也越大。
激光多普勒测速仪是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号 ,再根据速度与多普勒频率的关系得到速度。
由于是激光测量 ,对于流场没有干扰 ,测速范围宽 ,而且由于多普勒频率与速度是线性关系 ,和该点的温度 ,压力没有关系 ,是目前世界上速度测量精度最高的仪器。
多普勒测速工作原理可以用干涉条纹来说明。
当聚焦透镜把两束入射光以某角会聚后 ,由干激光束良好的相干性 ,在会聚点上形成明暗相间的干涉条纹 ,条纹间隔正比干光波波长 ,而反比干半交角的正弦值。
当流体中的粒子从条纹区的方向经过时 ,会依次散射出光强随时间变化的一列散射光波 ,称为多普勒信号。
这列光波强度变化的频率称为多普勒频移。
经过条纹区粒子的速度愈高 ,多普勒频移就愈高。
将垂直于条纹方向上的粒子速度 ,除以条纹间隔 ,考虑到流体的折射率就能得到多普勒频移与流体速度之间线性关系。
多普勒测速系统就是利用速度与多谱勒频移的线性关系来确定速度的。
各个方向上的多普勒频率的相位差和粒子的直径成正比 ,利用监测到的相位差可以来确定粒径。
光学测速测长系统相对于传统的测速测长系统（编码器或测速电机）的优势是：（1）编码器或测速马达测量都是依靠测速辊与被测量物体的摩擦来实现的 ,存在摩擦的地方就会有相对滑动的存在 ,尤其是在速度变化的过程中滑动更明显 ,此时会产生较明显的误差；而多普勒测量系统是非接触测量 ,从原理上消除了这个误差。
（2）接触式测量过程中 ,当生产的产品为对表面光洁度要求非常高的产品时 ,比如不锈钢板带 ,容易对表面产生损伤 ,而采用多普勒测量系统完全避免。
（3）编码器或测速马达是机械类产品 ,长期的运转存在机械磨损 ,从而影响到测量精度 ,而多普勒测量系统属于光学仪器 ,内部没有机械磨损 ,不存在随运行时间而测量精度变化的问题。
（4）在钢铁的轧机或平整机运行过程中 ,由于在板带上有巨大的张力 ,在高速运行中会产生高频振动 ,对接触式的测速系统影响非常大。