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激光測距傳感器的測量原理及應用
發布時間:2022-07-29 閱讀量:534 來源:必威官方网站手机網整理 作者:必威官方网站手机網

激光測距傳(chuan) 感器是先由激光二極管對準目標發射激光脈衝(chong) ,經目標反射後激光向各方向散射。部分散射光返回到傳(chuan) 感器接收器,被光學係統接收後成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nei) 部具有放大功能的光學傳(chuan) 感器,因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄並處理從(cong) 光脈衝(chong) 發出到返回被接收所經曆的時間,即可測定目標距離。  

 

激光傳(chuan) 感器必須極其精確地測定傳(chuan) 輸時間,因為(wei) 光速太快。要分辨出3ps的時間,這是對電子技術提出的過高要求,實現起來造價(jia) 太高。但是如今的激光傳(chuan) 感器巧妙地避開了這一障礙,利用一種簡單的統計學原理,即平均法則實現了1mm的分辨率,並且能保證響應速度。

  

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遠距離激光測距儀(yi) 在工作時向目標射出一束很細的激光,由光電元件接收目標反射的激光束,計時器測定激光束從(cong) 發射到接收的時間,計算出從(cong) 觀測者到目標的距離;LED白光測速儀(yi) 成像在儀(yi) 表內(nei) 部集成電路芯片CCD上,CCD芯片性能穩定,工作壽命長,且基本不受工作環境和溫度的影響。因此,LED白光測速儀(yi) 測量精度有保證,性能穩定可靠。  

 

激光測距傳(chuan) 感器的應用  

 

汽車防撞探測器:一般來說,大多數現有汽車碰撞預防係統的激光測距傳(chuan) 感器使用激光光束以不接觸方式用於(yu) 識別汽車在前或者在後形勢的目標汽車之間的距離,當汽車間距小於(yu) 預定安全距離時,汽車防碰撞係統對汽車進行緊急刹車,或者對司機發出報警,或者綜合目標汽車速度、車距、汽車製動距離、響應時間等對汽車行駛進行即時的判斷和響應,可以大量的減少行車事故。在高速公路上使用,其優(you) 點更加明顯。  

 

車流量監控:使用方式一般固定到高速或者重要路口的龍門架上,激光發射和接收垂直地麵向下,對準一條車道的中間位置,當有車輛通行時,激光測距傳(chuan) 感器能實時輸出所測得的距離值的相對改變值,進而描繪出所測車的輪廓。這種測量方式一般使用測距範圍小於(yu) 30米即可,且要求激光測距速率比較高,一般要求能達到100赫茲(zi) 就可以了。這對於(yu) 在重要路段監控可以達到很好的效果,能夠區分各種車型,對車身高度掃描的采樣率可以達到10厘米一個(ge) 點(40Km/h時,采樣率為(wei) 11厘米一個(ge) 點)。對車流限高,限長,車輛分型等都能實時分辨,並能快速輸出結果。  

 

無人機:著機器人(Robot)、無人機(Drone)、無人搬運車、自動駕駛等新概念係統的興(xing) 起,連帶刺激測距與(yu) 避障(Obstacle Avoidance)技術需求。其中測距為(wei) 避障的基礎,並有多種技術可以實現測距,包含無線射頻(Radio FrequencyRF)、超音波(Ultrasonic)、紅外線(Infrared)以及激光/雷射(Laser)等。這些技術各有其優(you) 缺點,且成本也有差異性。  

 

其中,紅外線與(yu) 激光屬光電半導體(ti) 技術,分別運用紅外線二極管(Infrared Light-Emitting Diode;IR LED)及激光二極管(Laser DiodeLD)的發波,而後接收回波來辨識物體(ti) 的距離,紅外線技術適合短距離運用,激光技術則適合長距離範疇。另外,常見的避障技術還有無線射頻、超音波技術等,它們(men) 則常見於(yu) 汽車領域應用。

 

激光測距傳(chuan) 感器測量原理

 

基本原理是光學三角法:

 

半導體(ti) 激光器①被鏡片②聚焦到被測物體(ti) ⑥。反射光被鏡片③收集,投射到CMOS陣列④上;信號處理器⑤通過三角函數計算陣列④上的光點位置得到距物體(ti) 的距離。  

 

這種原理的測距儀(yi) 一般是用來測量2000mm以下短程距離(行業(ye) 稱之為(wei) 位移),精度更高,最高可達1um,常用在鐵軌、產(chan) 品厚度、平整度、尺寸等方麵。比如激光位移傳(chuan) 感器ZLDS100,在上述方麵的應用就非常多。    

 

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激光測距傳(chuan) 感器優(you) 缺點

 

激光測距傳(chuan) 感器的兩(liang) 大優(you) 點是:

 

1. 安裝利便,使用壽命長。

 

2. 結構簡樸,取材利便。  

 

激光測距傳(chuan) 感器的兩(liang) 大缺點:

 

1. 輸出阻抗高,輸出信號弱,傳(chuan) 感器輸出信號需要經由放大電路放大後才能送檢測電路檢測。

 

2. 諧振頻率高,輕易受到聲音的幹擾。

 

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