Delovanje in uporaba laserskih senzorjev za merjenje razdalje
1. Razvoj laserskih senzorjev razdalje za čas prehoda
Uporaba laserja na področju detekcije je zelo obsežna, tehnična vsebina je zelo bogata, zelo očiten pa je tudi vpliv na družbeno proizvodnjo in življenje. Lasersko določanje razdalje je ena najzgodnejših uporab laserjev. To je zato, ker ima laser veliko prednosti, kot so močna usmerjenost, visoka svetlost in dobra monokromatičnost. Pred letom 1965 je Sovjetska zveza uporabljala laser za merjenje razdalje med Zemljo in Luno (380´103 km) z napako le 250 m. Leta 1969 so Američani pristali na Luni z zadnjim reflektorjem na Luni, z laserji pa so izmerili tudi razdaljo med Zemljo in Luno, z napako le 15cm. Osnovno načelo uporabe časa laserskega prenosa za merjenje razdalje je določitev ciljne razdalje z merjenjem časa, ki je potreben, da se laser premika naprej in nazaj. . Takoj zdaj:. Čeprav ima lasersko določanje razdalje s časovnim prehodom preprost princip in strukturo, so ga v preteklosti uporabljali predvsem v vojaških in znanstvenih raziskavah, v industrijski avtomatizaciji pa je redek. Ker je cena laserskega senzorja previsoka, običajno nekaj tisoč dolarjev. Skoraj vsi industrijski uporabniki iščejo senzor, ki omogoča natančno zaznavanje razdalje na daljših razdaljah. Ker bo v mnogih primerih namestitev senzorjev na bližnjo razdaljo omejena s fizično lokacijo in proizvodnim okoljem, bo današnji laserski senzor razdalje za prehodni čas rešil težavo za inženirje v takih primerih.
2. Načelo delovanja
Ko laserski senzor časa prehoda deluje, je laserska dioda usmerjena proti tarči in oddaja laserske impulze. Ko se laserska svetloba odbije od tarče, se razprši v vse smeri. Del razpršene svetlobe se vrne v senzorski sprejemnik, kjer jo zajame optični sistem in posname na lavinsko fotodiodo. Lavinska fotodioda je optični senzor z notranjim ojačanjem, tako da lahko zazna zelo šibke svetlobne signale. Razdaljo do cilja je mogoče določiti s snemanjem in obdelavo časa, ki je pretekel od trenutka, ko je bil svetlobni impulz poslan, do trenutka, ko je bil sprejet nazaj. Tranzitni čas Laserski senzorji morajo določiti tranzitni čas z izjemno natančnostjo, ker je svetlobna hitrost tako velika. Na primer, hitrost svetlobe je približno 3´108m/s, da bi dosegli ločljivost 1 mm, mora biti elektronsko vezje senzorja za določanje časa prehoda sposobno razlikovati naslednji izjemno kratek čas: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps Za razlikovanje časa 3ps je to pretirana zahteva za elektronsko tehnologijo, stroški izvedbe pa so previsoki. Toda današnji poceni laserski senzorji s prehodnim časom lepo zaobidejo to oviro z uporabo preprostega statističnega načela, pravila povprečja, da dosežejo ločljivost 1 mm in zagotovijo hiter odziv.
3. Rešite težave, ki jih druge tehnologije ne morejo rešiti
Laserski senzorji razdalje za čas prehoda se lahko uporabljajo tam, kjer druge tehnologije ne morejo. Na primer, običajni fotoelektrični senzor, ki šteje svetlobo, odbito od cilja, lahko izvede tudi veliko število nalog natančnega zaznavanja položaja, ko je cilj zelo blizu. Ko pa je tarča daleč ali se barva tarče spremeni, je navadnim fotoelektričnim senzorjem težko kos. Medtem ko napredni senzorji za dušenje hrupa v ozadju in triangulacijski senzorji dobro delujejo, ko se spremeni barva tarče, postane njihova zmogljivost manj predvidljiva, ko kot tarče ni fiksen ali je tarča presvetla. Poleg tega je obseg triangulacijskih senzorjev na splošno omejen na 0,5 m. Ultrazvočni senzorji se pogosto uporabljajo tudi za zaznavanje predmetov na večjih razdaljah, in ker niso optični, nanje ne vplivajo spremembe barve. Vendar ultrazvočni senzorji merijo razdaljo na podlagi hitrosti zvoka, zato imajo nekaj inherentnih pomanjkljivosti in jih ni mogoče uporabiti v naslednjih situacijah. ①Ko cilj, ki ga želite izmeriti, ni pravokoten na pretvornik senzorja. Ker mora biti cilj ultrazvočnega zaznavanja znotraj kota največ 10 stopinje od navpičnega azimuta senzorja. ②Ko mora biti premer žarka majhen. Ker ima splošni ultrazvočni žarek premer 0,76 cm, ko je od senzorja oddaljen 2 m. ③Priložnosti, ko so za kalibracijo položaja potrebne vidne svetlobne točke. ④ vetrovnih priložnostih. ⑤ vakuumske priložnosti. ⑥ Priložnosti, ko je temperaturni gradient velik. Ker se bo v tem primeru hitrost zvoka spremenila. ⑦ Priložnosti, ki zahtevajo hiter odziv. Laserski senzor razdalje lahko reši zaznavanje vseh zgoraj navedenih primerov.
