激光位移传感器的工作原理
激光位移传感器调试方法【免费下载】
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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。
激光干涉位移传感器回波原理
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激光干涉位移传感器回波原理
激光干涉位移传感器是一种非接触式测量设备,可用于测量物体表面的微小位移。
其基本原理是利用激光干涉的原理,将激光束分成两束并照射到被测物体表面,经过反射后再次合并,形成干涉图案。
通过对干涉图案的分析,可以测量出被测物体的位移。
在激光干涉位移传感器中,激光器发出的激光束经过光学元件的调整和分束,形成两束光线,一束直接照射到被测物体表面,另一束经过反射镜反射后再照射到被测物体表面,与第一束光线相交形成干涉图案。
当被测物体发生微小位移时,两束光线的光程差发生变化,干涉图案也会发生变化。
通过对干涉图案的分析,可以得到被测物体的位移大小。
回波原理指的是,激光束照射到被测物体表面后,经过反射后再次回到激光干涉位移传感器中,与另一束光线相交形成干涉图案。
这种干涉图案与直接照射到被测物体表面的光线形成的干涉图案有所
不同,但仍然可以通过分析得到被测物体的位移大小。
总之,激光干涉位移传感器的基本原理是利用激光干涉的原理测量被测物体表面的微小位移,回波原理则是指激光束照射到被测物体表面后反射回来与另一束光线相交形成的干涉图案。
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激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解
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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。
位移传感器的工作原理
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位移传感器的工作原理标题:位移传感器的工作原理引言概述:位移传感器是一种用于测量物体位置变化的装置,广泛应用于工业自动化、机械创造、航空航天等领域。
本文将详细介绍位移传感器的工作原理,包括其基本原理、工作方式、应用场景和优势。
一、基本原理1.1 电容位移传感器电容位移传感器利用电容量的变化来测量物体的位移。
它由两个电极构成,当物体挨近电极时,电容量增加;当物体远离电极时,电容量减小。
传感器通过测量电容量的变化来确定物体的位移。
1.2 感应位移传感器感应位移传感器利用感应原理测量物体的位移。
它包含一个线圈和一个金属杆,当物体挨近线圈时,金属杆的电磁感应会导致线圈中的电流发生变化。
传感器通过测量电流变化来确定物体的位移。
1.3 光电位移传感器光电位移传感器利用光电效应测量物体的位移。
它由一个光源和一个光敏元件构成,当物体挨近光敏元件时,光敏元件接收到的光强度会发生变化。
传感器通过测量光强度的变化来确定物体的位移。
二、工作方式2.1 绝对位移传感器绝对位移传感器可以直接测量物体的绝对位置。
它们通常使用编码器或者光栅来实现,能够提供高精度和高分辨率的位移测量。
2.2 相对位移传感器相对位移传感器只能测量物体的相对位置变化。
它们通常使用差动变压器或者磁敏元件来实现,适合于需要监测物体相对运动的场景。
2.3 数字位移传感器数字位移传感器可以将位移信号转换为数字信号输出。
它们通常采用AD转换器将摹拟信号转换为数字信号,具有高精度和抗干扰能力。
三、应用场景3.1 机械创造位移传感器广泛应用于机械创造领域,用于测量机械零件的位移、位置和变形。
它们可以提供实时监测和反馈,保证机械系统的精度和稳定性。
3.2 自动化控制位移传感器在自动化控制系统中起着重要作用,用于测量和控制机器人、自动化设备和生产线的位移和位置。
它们可以实现精确的运动控制和定位。
3.3 航空航天位移传感器在航空航天领域被广泛应用,用于测量航空器和航天器的位移和变形。
位移传感器原理及分类
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位移传感器原理及分类一、位移传感器的工作原理1.阻性传感器阻性传感器的原理是通过测量材料的电阻值来计算位移。
当两个电极之间的距离变化时,电阻值也会发生变化。
通过测量电阻值的变化,可以确定物体的位移。
2.电容传感器电容传感器的原理是通过测量电容的变化来计算位移。
当物体移动时,电容的值会随之变化。
通过测量电容的变化,可以确定物体的位移。
3.磁性传感器磁性传感器的原理是利用磁场的变化来测量位移。
当物体移动时,磁场的特性会发生变化。
通过测量磁场的变化,可以确定物体的位移。
4.激光传感器激光传感器的原理是利用激光束的反射来测量位移。
激光束发射到物体上,并通过测量反射光的特性,可以确定物体的位移。
以上是几种常见的位移传感器的工作原理,根据不同的应用场景,我们可以选择适合的传感器进行测量。
二、位移传感器的分类根据测量原理和应用领域的不同,位移传感器可以分为多种不同的类型。
以下是几种常见的位移传感器的分类:1.电阻式位移传感器电阻式位移传感器是基于阻性传感器原理的一种传感器。
它使用电阻值的变化来测量位移,常见的类型包括电阻片、电位器和应变计。
2.容性位移传感器容性位移传感器是基于电容传感器原理的一种传感器。
它使用电容值的变化来测量位移,常见的类型包括平行板电容器和微机电系统(MEMS)传感器。
3.磁性位移传感器磁性位移传感器是基于磁性传感器原理的一种传感器。
它使用磁场的变化来测量位移,常见的类型包括霍尔传感器和磁电传感器。
4.光学位移传感器光学位移传感器是基于激光传感器原理的一种传感器。
它使用激光束的反射来测量位移,常见的类型包括激光传感器和光纤传感器。
5.压电位移传感器压电位移传感器是基于压电效应原理的一种传感器。
它使用压电材料产生的电压信号来测量位移,常见的类型包括石英晶体和陶瓷。
以上是几种常见的位移传感器的分类,每种传感器都有其适用的应用场景,我们可以根据需要选择合适的传感器进行测量。
总结:本文介绍了位移传感器的原理和分类。
位移传感器的工作原理
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位移传感器的工作原理
电阻式位移传感器是最早被广泛应用的一种位移传感器。
它们是由一
根金属线绕在一根细长的电绝缘丝上构成的。
金属线上的电阻与位置成正比。
当物体移动时,导线的长度将发生变化,从而改变电阻的值。
通过测
量电阻的变化,可以确定物体的位移。
电容式位移传感器是基于电容变化的原理工作的。
它们由一个固定电
容板和一个浮动电容板组成。
固定电容板与物体相连,浮动电容板与感兴
趣的物体相连。
当物体移动时,浮动电容板的位置将发生变化,从而改变
了电容值。
通过测量电容的变化,可以得知物体的位移。
激光位移传感器是利用激光束的干涉原理来测量物体位移的。
这种位
移传感器包括一个激光源和一个接收器。
激光束在物体上形成一个光栅,
当物体移动时,光栅的形状将发生变化,导致激光束在接收器上形成干涉
图案。
通过分析干涉图案的变化,可以得到物体的位移信息。
光栅位移传感器是一种使用光栅来测量物体位移的传感器。
光栅位移
传感器由一个光源和一个接收器组成。
光栅具有平行的光栅线。
当物体移
动时,光栅线将被遮挡或透过,从而改变光的强度。
通过测量光强的变化,可以确定物体的位移。
总的来说,位移传感器的工作原理是通过测量其中一种物理量的变化
来确定物体的位移。
每种位移传感器都有各自的利弊和适用范围。
选取合
适的位移传感器取决于具体的应用需求和测量精度要求。
激光位移传感器原理
![激光位移传感器原理](https://img.taocdn.com/s3/m/6415e2870408763231126edb6f1aff00bed570ba.png)
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。
位移传感器的工作原理
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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。
激光位移传感器原理
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激光位移传感器原理激光位移传感器是应用激光电子技术改变光学传输路径原理,实现测量物体表面物理参数相关信息的一种非接触式传感器,可用来测量物体表面的形状、轮廓、曲面、距离等。
激光位移传感器原理是激光束测量物体表面和它发出后反射回来的在位置上的差距,用牛顿第二定律确定他们之间的关系。
通常激光位移传感器的激光头可以由单个、双个或者多个激光头组成,可以满足测量不同物体表面大小的需求,提升测量效率。
激光位移传感器的构成元件包括激光头、测量头、编码器、处理器、光学结构和支撑结构等。
激光头主要是负责发射激光信号,可以是激光管、激光二极管、半导体激光器或者其他激光发生器,也可以选择不同的波长,以满足不同的测量要求。
随后测量头对激光束进行检测,能够检测出经过激光头发出的激光束的反射信号。
编码器能够把反射信号转换为电信号,最后经过电子处理器将电信号转换为可读信号,可以精确测量出物体表面各种参数信息,如距离、形状、曲面等。
激光位移传感器的误差主要来自激光发射和传感器检测过程中的误差,激光模块的精度越高,检测出的误差越小。
还有激光传感器的温度和湿度会影响激光位移传感器的精度,传感器的温度和湿度要保持恒定,这样才能保证激光位移传感器的精度。
此外,物体表面的反射能力也会影响激光位移传感器的精度,表面的反射系数越大,激光位移传感器的精度越高。
激光位移传感器是一种非接触式、精度高、测量速度快的测量装置,可以用来测量物体的位移、形状、曲面、距离等物理参数,并可以用于机械自动化、机器视觉、机器人控制等领域,从而提高了系统的可靠性和稳定性。
总之,激光位移传感器是通过利用激光、光学和电子技术实现测量物体表面的位移、形状、曲面、距离等的一种装置,它的优点是测量精度高、数据处理快且不会对物体造成损害,因此在自动化、机器视觉、机器人控制以及工业检测等方面都有着广泛的应用前景。
激光位位移传感器器与激光光测距仪仪的区别
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激光位移传感器与激光测距仪的区别
作者:Mr. Bright (原创文章,未经允许不得转载)
激光位移传感器与激光测距仪是两种比较相似的传感器,二者的差异还是很 显著的。但是业内常常有人将二者混为一谈,为此予以说明一二:
1、测量原理的不同: 激光位移传感器是利用激光三角测距原理,由激光器发 出的激光束照射到目标表面后形成光斑,并成像到光电器件 上,通过成像位置的变化实现目标位移的测量。 激光测距仪是有激光器发出的连续激光脉冲照射到目标 后反射回来被接收,通过发射波与接收波的相位差实现传感 器与目标距离的测量。 2、测量范围不同: 激光位移传感器的测量范围一般在 1m 以内,多为几百 mm,个别可达 1m~ 2m 范围。 激光测距仪的测量范围一般为几十 m 至几百米,个别可达上千 m。 3、测量精度不同: 激光位移传感器的测量分辨率一般为 0.01%FS 或 0.1%FS,分辨力一般为 1μm 或 0.1μm。 激光测距仪的测量分辨力一般为 0.1mm 级。 4、测量速度不同: 激光位移传感器的采样频率一般为 kHz 至百 kHz 级。 激光测距仪的单个采样时间一般为秒一级。 5、价格区间不同: 激光位移传感器的价格区间一般几千元至几万元。 激光测距仪的价格区间一般为几百元至几千元。
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激光位移传感器的原理
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激光位移传感器的原理激光位移传感器是一种高精度、非接触型的测量仪器,广泛应用于工业制造、工艺研究、生物医药等领域。
它具有灵敏度高、测量范围广、可靠性好等优点,因此备受青睐。
下面将介绍激光位移传感器的工作原理及其应用。
工作原理激光位移传感器的工作原理基于光学干涉现象,其测量原理分为两种:干涉型和三角测量型。
干涉型干涉型激光位移传感器将激光光束分成两路,一路照射到被测物体上,一路被反射回来后,两路光在光路中重合,形成干涉条纹。
当被测物体发生位移时,干涉条纹的间距发生变化,通过计算干涉条纹的位移量,即可得到被测物体的位移量。
三角测量型三角测量型激光位移传感器是利用激光束在空间中传播的特性,通过反射回来的光束和原始光束的夹角来计算被测物体的位移量。
具体来说,它通过采用光电二极管的接收器接收反射回来的激光光束,然后通过计算光电二极管接收到激光光束的位置来得到被测物体的位置。
应用激光位移传感器的应用非常广泛,可以应用于机床、机器人、自动化生产线等众多的工业领域。
下面是其应用的具体举例:测量机器人末端执行器的位置在机器人的运动控制中,常使用激光位移传感器来测量机器人末端执行器的位置。
模具测量在模具制造中,利用激光位移传感器可以对模具的尺寸进行精准的测量,从而保证模具制造的质量和精度。
超精密定位在微电子加工领域中,使用激光位移传感器可以实现纳米级别的超精密定位,能够满足微型加工设备的高精度需求。
测量液位的高度利用激光位移传感器可以将其应用于测量液位的高度,保证液位的准确性和稳定性。
总结激光位移传感器以其高精度、非接触型的测量方式、广泛应用于各种工业制造、工艺研究、生物医药等领域。
其工作原理基于光学干涉现象,主要有干涉型和三角测量型两种。
激光位移传感器的应用也非常广泛,可以应用于机器人位置测量、模具测量、超精密定位以及液位高度的测量等领域。
激光位移传感器的工作原理
![激光位移传感器的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/c5ef3f5c5e0e7cd184254b35eefdc8d377ee1418.png)
激光位移传感器的工作原理
激光位移传感器利用激光束测量目标物体与传感器之间的距离,从而实现位移测量。
其工作原理如下:
1. 发射激光束:传感器通过激光发射器产生一束激光束,激光束发射出去后,会在空气中以直线传播。
2. 照射到目标物体:激光束照射到目标物体上,一部分激光被目标物体反射回传感器。
3. 接收激光束:传感器通过接收器接收到被目标物体反射回来的激光束。
4. 计算时间差:传感器会记录下激光束发射和接收之间的时间差。
由于激光在空气中传播速度已知,通过时间差可以计算出激光束在空气中的传播距离。
5. 计算位移:通过比较传感器到目标物体的实际距离和之前的参考距离,可以计算出目标物体的位移。
激光位移传感器的精度和稳定性较高,可以应用于许多领域,如工业自动化、机器人导航、精密测量等。
激光位移传感器的工作原理
![激光位移传感器的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/d8e1e51bb7360b4c2e3f641d.png)
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。
激光位移传感器工作原理是什么
![激光位移传感器工作原理是什么](https://img.taocdn.com/s3/m/0da9c770b80d6c85ec3a87c24028915f804d84ab.png)
激光位移传感器工作原理是什么激光位移传感器是一种高精度、高分辨率的光学传感器,广泛应用于测量物体的位移、形状、振动等参数,具有非接触式、高灵敏度、高速度、高精度、强抗干扰等优点,因此在工业、医疗、科研等领域得到了广泛应用。
激光位移传感器的工作原理是利用激光光束与被测物体表面发生反射后,通过接收器接收反射光信号,并分析光信号的变化来实现位移测量的。
下面将详细介绍激光位移传感器的工作原理。
一、激光位移传感器的基本结构激光位移传感器主要由光学系统、电子系统、机械系统三大部分构成,其中光学系统包括激光光源、发射器、接收器等组件,电子系统包括放大器、滤波器、模数转换器等,机械系统包括机械结构、信号处理电路等。
其中,激光光源一般采用激光二极管或半导体激光器,发射器用于向被测物体表面发射激光光束,接收器用于接收被测物体反射回来的光信号,放大器用于放大光信号,滤波器用于滤除杂波信号,模数转换器将模拟信号转换为数字信号,机械结构则用于支撑光学系统,调节光路等。
二、激光位移传感器的测量原理激光位移传感器的测量原理基于激光光束与被测物体表面的反射原理,即激光光束发射到被测物体表面上时,一部分光会被反射回来,经过光学系统捕捉到接收器中形成反射光信号,从而实现了被测物体的位移测量。
具体来说,激光位移传感器发出的激光光束射向被测物体表面,被测物体表面反射出来的光线在光学系统中被聚焦后,最终射向接收器。
接收器接收到的光信号经过放大、滤波后,被送入模数转换器进行模数转换,转换为数字信号后,经过处理电路后,最终实现被测物体位移的测量。
三、激光位移传感器的量测原理激光位移传感器的量测原理基于三角形测量法,即通过测量反射光强度的变化来计算出被测物体到发射器的距离。
从三角形图形上看,激光位移传感器的光学系统可以被视为直角三角形中的底边和斜边,被测物体与激光位移传感器之间的距离则为直角三角形的高。
利用勾股定理,可以得出以下公式:L²= H²+ D²其中,L为光学系统激光光束和反射光束之间的距离,H为被测物体与激光位移传感器之间的距离,D为激光位移传感器的物理长度。
激光位移传感器的工作原理之欧阳家百创编
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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欧阳家百(2021.03.07)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。
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ZLDS10河定制激光位移传感器量程:2〜1000m(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。
激光和激光器一一激光是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与波长入和谱线宽度S之间的关系是L=X 2/ 3。
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。
激光测距一一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125卩山误差。
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35叩误差。
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。
激光测振一一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/入,式中v为振动速度、入为波长。
在激光多普勒振动速度测量仪中,由于光往返的原因,fd =2v/入。
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。
激光测速一一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,禾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%-158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。