激光位移传感器
激光位移传感器调试方法【免费下载】
激光位移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。
能够精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化。
知道了什么是激光位移传感器，那么大家对激光位移传感器调试方法有多少了解呢？下面小编为大家简单介绍一下。
激光位移传感器的调试方法：激光位移传感器可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密几何测量。
激光位移传感器具有良好的直线度，激光位移传感器的精度高于我们所知道的超声波传感器。
然而，激光发生器相对复杂，体积大，因此对激光位移传感器的应用范围提出了更高的要求。
激光位移传感器原理：一般激光位移传感器的基本原理是光学三角法。
根据测量原理，将激光位移传感器分为激光三角测量法和激光回波分析法。
激光三角测量法一般适用于高精度和短距离测量，而激光回波分析法则用于长距离测量，分别介绍了激光三角测量原理和激光回波分析原理。
1、激光位移传感器原理的激光三角测量方法。
激光发射器通过透镜将可见的红色激光发射到被测物体的表面，由物体反射的激光通过接收镜头接收到内部的CCD线相机。
根据不同的距离，CCD线性相机可以"看到"不同角度的光斑。
基于这个角度和已知的激光与摄像机之间的距离，数字信号处理器可以计算传感器与被测物体之间的距离。
同时，用模拟电路和数字电路处理波束在接收元件中的位置，通过微处理器分析计算出相应的输出值，在用户设置的模拟窗口中按比例输出标准数据信号。
如果使用开关输出，则在设定窗口内打开，并在窗口外结束。
此外，模拟输出和开关输出可以独立设置检测窗口。
用三角法测得的激光位移传感器的最大线性度可达1μm，分辨率可达0.1um，如ZLDS 100型传感器，可获得0.01%的高分辨率，0.1%的高线性度，9.4KHz的高响应，适应恶劣环境。
2、基于激光位移传感器原理的激光回波分析原理。
激光位移传感器采用回波分析原理测量距离，以达到一定的精度。
该传感器由处理器单元、回波处理单元、激光发射机、激光接收机等组成。
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。
激光位移传感器功能及相关参数介绍
激光位移传感器，就是以微米（μm）为单位，测量物体的高度、厚度、距离等的传感器，用来检测物体的「有/无」而位移传感器则用于测量「物体移动了几mm的距离」，因此使用较为广泛。
由于这一传感器具备多种优势，从而其具有的功能也较为多样化：
1、量程可设置，至大40 米
2、分辨率1mm，精度1.5mm+d*万分之5
3、数码管实时显示测量结果
4、LED 状态显示
5、电压模拟输出
6、越限继电器输出（支持NPN/PNP）
7、测量距离矫正
8、基本参数设定
9、RS485 接口，支持Modbus RTU 协议
引出线介绍
①黑色，GND；②白色，+24VDC；③蓝色，RS485 A；④紫色，RS485 B；
⑤灰色，4mA~20mA 电流输出
主要参数指标
表1 主要参数指标
以上就是相关内容的介绍，希望对大家了解这一问题会有更多的帮助，同时如有这方面的兴趣或需求，可以咨询一下南京凯基特电气有限公司。
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CCDZ-LC说明书
位移CCDZ-LC说明书CCDZ-LC激光位移传感器是一种精密的测量仪器，可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。
激光位移传感器因其较高的测量精度和非接触测量特性，广泛应用于高校和研究机构、汽车工业、机械制造工业、航空与军事工业、冶金和材料工业的精密测量检测。
其原理是激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。
根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。
同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。
如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。
另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。
高精度激光三角测量传感器，最高分辨率可以达到0.03um，最远检测距离可以达到5.4m,为高精度测量检测提供的解决方案。
激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。
传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。
激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。
激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低，贝特威拥有全系列的远距离激光测距传感器，产品远检测距离可达250m。
激光位移传感器可非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。
按照测量原理,激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量。
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。
激光位移传感器原理
激光位移传感器原理
激光位移传感器是一种通过测量激光光束在目标物体上反射或散射后的光信号来实现位移测量的传感器。
其原理基于激光光束在空间中传播时的光路变化，通过测量激光光束的位置和光束散射或反射的特性来确定目标物体与传感器之间的位移。
激光位移传感器通常由光源、光电二极管（或光敏电阻）、信号放大电路和位移测量计算单元组成。
首先，激光光源产生一束光束，经过透镜聚焦形成一条细的光束。
然后，该光束照射到目标物体上，部分光束被目标物体散射或反射回传。
光电二极管或光敏电阻接收到反射或散射的光信号，并将其转换为电信号。
根据激光的光路变化以及目标物体反射或散射光的特性，传感器可以通过测量接收到的光信号的强度、方向和位置来计算目标物体与传感器之间的位移。
通常，传感器会在不同位置下进行多次测量，以提高测量的准确性和稳定性。
激光位移传感器具有高精度、高灵敏度和无接触式测量等特点，广泛应用于工业自动化、机器人技术、精密加工和测量等领域。
由于激光光束的高方向性和聚焦性，激光位移传感器在测量微小位移和表面形貌时表现出良好的性能。
FTM-50S激光位移传感器说明书
一、产品介绍FTM-50S型激光位移传感器是北京精准伟业测控技术有限公司的最新产品，距离最远70m，精度最高可达0.5mm。
FTM系列激光测距传感器还具有丰富的工业数据接口（RS232、485、等），超强的抗干扰能力，广泛的应用于钢铁工业、冶金工业、汽车工业、印刷工业、食品工业等各类工业控制和各类野外监测、检测现场。
二、应用场合1、反射镜测量各种物体距离；2、滤光镜可测高温被测体；3、防爆盒可用于防爆环境；4、摆动电机可用于2D轮廓测量；三、性能指标1、光学参数激光特性：红色激光二极管。
波长：620nm—650nm。
激光等级：2级。
光斑类型：点。
光斑大小：点光斑3mm@10m。
2、电气参数工作电压：5V。
电流：小于290毫安。
激光功率：小于1毫瓦。
输出格式：数字量RS232。
分辨率1mm。
精度：1mm。
3、机械参数外壳材料：铝合金镀膜或喷塑。
窗口：玻璃窗口。
接线方式：航空插头或预留2m屏蔽线。
FTM-50S安装尺寸4、环境参数防护等级：防水及防尘，IP65等级，按照IEC529标准。
存储温度：-20℃—+70℃。
5、数据协议输出方式：RS232；输入电压：5V；工作方式：上电工作；分辨率：1mm；精度：1mm；四、技术指标型号FTM-50S 参数量程0.2m-70m精度1mm/0.5mm分辨率1mm/0.1mm 采样频率2HZ-15HZ 工作温度-20℃-70℃存储温度-30℃-80℃工作电压直流5V 功耗1W输出格式RS232、RS485、0-5V、0-10V、4-20mA、PNP（订货前选定）光斑直径10mm@30m尺寸22×27×118m 重量120克六、激光位移传感器维护和保养1、清洗及保持干燥。
2、吹掉镜面上的灰尘。
3、请勿用手指接触镜片。
4、仅适用干净的软质布料擦拭，若有必要可用纯酒精或水粘湿布擦拭。
5、若不小心把仪器弄湿，不要放在阳光下暴晒，应当风干。
6、若长时间不用请关闭电源，以免影响寿命。
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激光位移传感器精选文
档
TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
研究生课程考核试卷
（适用于课程论文、提交报告）
科目：机电系统设计与分析教师： XXX
姓名： XXX 学号：
专业：机械工程类别：学术
考生成绩：
阅卷评语：
阅卷教师 (签名)
重庆大学研究生院制
激光位移传感器
摘要：激光位移传感器是一种非接触式的精密激光测量系统,它具有适应性强、速度快、精度高等特点,适用于检测各种回转体、箱体零件的尺寸和形位误差。
且随着21世纪的到来，人们开始进入了以知识经济为特征的信息时代。
激光位移传感器等作为工业自动化技术工具的自动化仪表及装置正向数字化、智
能化、网络化发展。
这也推进了激光位移传感器在机械产品中应用的进程[1]。
本文前半部分介绍激光位移传感器的分类及其原理，后半部分介绍其在机械产品中的应用。
关键字：激光位移传感器；原理；应用
1 激光位移传感器原理及特点
按照测量原理，激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则
用于远距离测量，下面分别介绍激光位移传感器原理的两种测量方式。
其实物图如图所示。
图激光位移传感器
1.1激光三角测量法
三角测量法的工作原理图如图所示。
激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。
根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离[1][2]。
同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。
如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。
另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。
图激光三角测量法原理图
采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到的水平。
比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到%高分辨率，%高线性度，高响应，适应恶劣环境。
激光回波分析法
激光回波分析法的原理图如图所示。
激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。
传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成[3]。
激光位移传感器通过激光发射器
每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。
即所谓的脉冲时间法测量的。
图激光回波分析法原理图
激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低，最远检测距离可达250m。
1.3 激光位移传感器的特点
激光具有高方向性、高单光性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。
激光位移传感器就是利用激光的这些优点制成的新型测量仪器，他的优点是是能实现无接触的远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
2 激光位移传感器的应用
激光位移传感器在机械领域中主要用于产品的尺寸测定，金属薄片的厚度测量和电子元件的检测等工作。
在车轮弯曲疲劳试验中的应用[4]
如图所示为车轮弯曲疲劳试验的原理图。
试验过程中，车轮固定不动，载荷旋转。
随着试验的进行车轮的刚度将会不断下降，车轮的变形量加大，与车轮连接的加载轴的摆动幅度变大，所以加载轴的摆动幅度的大小即可直接反应被试车轮的刚度变化情况。
加载臂圆周上任意一点在该点的静态位置附近做等幅振动。
因此，只需在试验前记录传感器的静态测量值，并在试验过程中将传感器的动态测量值与所记录的静态值相减，即可得到测量点的振动位移值。
由于加载臂在工作过程处于摆动状态，很难应用接触式位移传感器直接测量摆臂
的偏移量，所以采用非接触式传感器，使得无需直接接触加载轴就可以对其偏移量进行测量。
图车轮弯曲疲劳试验原理图 如图所示为双位移传感器检测加载轴偏移量的原理图。
在加载臂圆周上布置两个位移传感器，两个传感器感测头的轴线相交于一点，建立测量坐标系XOY ，传感器S1处于X 轴的正半轴上，传感器S2与S1的夹角为α。
加载臂圆周上任意一点A 到圆心的连线OA 与X 轴的夹角为θ，则：
()1()S A S x θθ=+ (1)
()()2()S cos y sin B S x θθαθα=++ (2)
其中1()S θ、2()S θ分别为两个位移传感器采集的数据，A S 、B S 为静止状态下传感器S1、S2采集到的数据()x θ、()y θ为加载臂圆周上任意一点A 的偏移量()D θ在X 、Y 方向的分量。
整理得到： 上式为采用两个位移传感器时，加载臂圆周上任意一点的振动偏移量的计算式。
考虑到由于车轮刚度的不均匀性，可能导致加载臂圆周上各点的振动偏移量有所差别。
因此需对测得的各点偏移量求和后取均值，将平均值作为最终检测结果。
图 双传感器检测示意图
在列车车轮直径动态测量上的应用[5][6]
车轮作为铁路车辆重要的走行部件，对于铁路的安全运输起着关键性的作用，特别是随着列车速度的不断提高，列车车轮各种磨耗及直径变化的速度加
快，给列车的运行安全带来隐患 。
一种基于激光位移传感器在线动态测量车轮直径的方法，可以很好的解决车轮直径动态测量的问题。
使用单个激光位移传感器动态测量车轮直径的原理如图所示，R 为车轮半径。
设激光位移传感器的安装位置 A 为坐标系的原点，车轮圆周的最低点与x 轴（即钢轨） 相切于 C 点，C 点与原点 A 间的距离为 1L 。
激光位移传感器
发出的激光以 α 的角度照射在车轮踏面上在 B 点形成光斑，可得到该传感器与
B 点之间的距离1l
图 单个激光位移传感器测量直径原理图
此模型对应的车轮半径公式为：
所以，在激光位移传感器较大α 和车轮圆周的最低点C 与激光位移传感器之间的距离1L 确定的情况下，可以通过测量1l 得到车轮半径R 。
除单传感器的测量方法外还有一种双传感器的测量方法。
使用两个激光位移传感器动态测量车轮直径的原理如图 3 所示，实际测量系统的构成如图 所示 。
设车轮圆周的最低点与 x 轴( 即钢轨) 相切于 C 点，C 点与原点 A 间的距离为1L ，C 点与右侧激光位移传感器安装位置 G 点的距离为 2L 。
左侧激光位移传感器发出的激光以 α 的角度照射在车轮踏面上，得到激光位移传感器到 B 点之间的距离为 1l ；右侧激光位移传感器发出的激光以 β 的角度照射在车轮踏面上，得到激光位移传感器到 E 点之间的距离为2l 。
图 两个激光位移传感器测量直径原理
为简化，使αβ= ，123L L L == ，则有计算公式 通过比较和实验验证我们可以发现使用双激光位移传感器的方法测量直径可以在较大程度上提升测量精度。
在物体表面形状测量中的应用[7]
物体形状测量在工业制造领域有强烈的需求，特别是非接触式的测量方式，在精密制造、航空航天、军事等许多领域都具有广泛的应用。
对于物体形状的测量可以分为接触式和非接触式的测量方法。
接触式测量是测量头与工件表面直接进行接触测量，沿着工件形状进行扫描运动。
目前主要是采用三坐标机进行测量，其主要缺点是对被测对象表面容易造成不同程度的损伤。
由于激光测量技术的发展，非接触式测量方式逐渐成为主流。
激光位移传感器测量形状系统组成如图所示：
图激光位移传感器测量形状框图
电位移平台带动激光位移传感器沿导轨移动方向运动，传感器每前进一步，激光位移传感器可以得出一个距离值，最终可以扫描出物体的形状。
图给出了激光位移传感器测量形状的基本原理图。
激光位移传感器沿着X 轴移动，可以测量出如图所建立的坐标系的Y轴坐标，一维电位移平台可以测量出X轴坐标，已知物体截面的二维坐标，即可画出截面图。
图激光位移传感器测量形状原理图
Y坐标可以通过激光位移传感器直接给出，由于采用高精度激光位移传感器，Y轴坐标具有较高的精度。
X方向采用一维电位移平台带动激光位移传感器运动，精度可以通过使用激光位移传感器进行标定，实验中通过调整速度令步进电机带动位移传感器运动一定距离，得到65536个测量数据，通过这种细分方法可实现很高精度的X坐标值。
3 总结
本文在前面一节介绍了激光位移传感器的种类，并分布介绍了激光三角测量法和激光回波分析法两种原理的机构位移传感器。
本文在第二小节选择了激光位移传感器在车轮弯曲疲劳试验，列车车轮直径动态测量和物体形状测量上的应用，用以说明激光位移传感器在机械及其附属领域的应用。
参考文献
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[3] 华艳秋，庄慧忠，黄立新，诸瑾.
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[4] 汤思佳.
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[5] 黄睿.[D]. 北京交通大学，2010
[6] 朱万彬.
[J]. 光机电信息： 2010(10)
[7] 马自军,杨双莲.[J]. 甘肃科技：2012(02)。