激光傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器，它能把被測物理量（如長度，流量，速度等）轉(zhuǎn)換成光信號，然后應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換器把光信號變成電信號，通過相應(yīng)電路的過濾、放大，整流得到輸出信號，從而算出被測量。激光傳感器的發(fā)展迅速，在現(xiàn)代科技、醫(yī)療、汽車方面都運(yùn)用廣泛。本篇主要介紹激光傳感器的工作原理及主要用途，如果您對涉及的內(nèi)容感興趣的話，那就繼續(xù)往下閱讀吧。

激光傳感器工作原理

激光傳感器工作時，激光發(fā)射二極管首先對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。激光被目標(biāo)反射后向四面八方散射。部分散射光返回傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后在雪崩光電二極管上成像。雪崩光電二極管是一種具有內(nèi)部放大功能的光學(xué)傳感器，因此可以檢測極微弱的光信號并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。最常見的是激光測距傳感器，它可以通過記錄和處理從發(fā)出光脈沖到接收到光脈沖的時間來確定目標(biāo)距離。由于光速太快，激光傳感器可以準(zhǔn)確測量傳輸時間。

比如光速大約是3*10^8m/s。為了達(dá)到1mm的分辨率，傳輸時間測距傳感器的電子電路可以區(qū)分以下極短的時間：0.001m/(3*10^8m/s)=3ps，需要區(qū)分3ps的時間，即對電子技術(shù)要求太高，實現(xiàn)成本太高。但是今天的激光測距傳感器巧妙地避開了這個障礙，采用了一個簡單的統(tǒng)計原理，即平均法實現(xiàn)了1mm的分辨率，并且可以保證響應(yīng)速度。

激光傳感器的主要用途

1、激光測長

精密測量長度是精密機(jī)械制造工業(yè)和光學(xué)加工工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。現(xiàn)代長度計量多是利用光波的干涉現(xiàn)象來進(jìn)行的，其精度主要取決于光的單色性的好壞。激光是最理想的光源，它比以往最好的單色光源（氪-86燈）還純10萬倍。因此激光測長的量程大、精度高。由光學(xué)原理可知單色光的最大可測長度 L與波長λ和譜線寬度δ之間的關(guān)系是L=λ2/δ。用氪－86燈可測最大長度為38.5厘米，對于較長物體就需分段測量而使精度降低。若用氦氖氣體激光器，則最大可測幾十公里。一般測量數(shù)米之內(nèi)的長度，其精度可達(dá)0.1微米。

2、激光測距

它的原理與無線電雷達(dá)相同，將激光對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去后，測量它的往返時間，再乘以光速即得到往返距離。由于激光具有高方向性、高單色性和高功率等優(yōu)點(diǎn)，這些對于測遠(yuǎn)距離、判定目標(biāo)方位、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測量精度等都是很關(guān)鍵的，因此激光測距儀日益受到重視。在激光測距儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來的激光雷達(dá)不僅能測距，而且還可以測目標(biāo)方位、運(yùn)運(yùn)速度和加速度等，已成功地用于人造衛(wèi)星的測距和跟蹤，例如采用紅寶石激光器的激光雷達(dá)，測距范圍為500～2000公里,誤差僅幾米。目前常采用紅寶石激光器、釹玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化鎵激光器作為激光測距儀的光源。

3、激光測厚

利用三角測距原理，上位于C型架的上、下方分割有一個精密激光測距傳感器，由激光器發(fā)射出的調(diào)制激光打到被測物的表面，通過對線陣 CCD的信號進(jìn)行采樣處理，線陣CCD攝像機(jī)在控制電路的控制下同步得到被測物到C型架之間的距離，通過傳感器反饋的數(shù)據(jù)來計算中間被測物的厚度。由于檢測是連續(xù)進(jìn)行的，因此就可以得到被測物的連續(xù)動態(tài)厚度值。

激光測厚的分類：

1）單激光位移傳感器測厚 

被測體放在測量平臺上，測量出傳感器到平臺表面距離，然后再測出傳感器到被測體表面間距，經(jīng)計算后測出厚度。要求被測體與測量平臺之間無氣隙，被測體無翹起。這些嚴(yán)格要求只有在離線情況能實現(xiàn)。 

2）雙激光位移傳感器測厚

在被測體上方和下方各安裝一個激光位移傳感器，被測體厚度D=C-(A+B)。其中，C是兩個傳感器之間距離，A是上面?zhèn)鞲衅鞯奖粶y體之間距離，B是下面?zhèn)鞲衅鞯奖粶y體之間距離。在線厚度測量用這種方法優(yōu)點(diǎn)是可消除被測體振動對測量結(jié)果的影響。但同時對傳感器安裝和性能有要求。保證測量準(zhǔn)確性的條件是：兩個傳感器發(fā)射光束必須同軸，以及兩個傳感器掃描必須同步。同軸是靠安裝實現(xiàn)，而同步要靠選擇有同步端激光傳感器。

4、激光測振

它基于多普勒原理測量物體的振動速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的觀察者相對于傳播波的媒質(zhì)而運(yùn)動，那么觀察者所測到的頻率不僅取決于波源發(fā)出的振動頻率而且還取決于波源或觀察者的運(yùn)動速度的大小和方向。所測頻率與波源的頻率之差稱為多普勒頻移。在振動方向與方向一致時多普頻移 fd=v/λ，式中v 為振動速度、λ為波長。在激光多普勒振動速度測量儀中，由于光往返的原因,fd =2v/λ。這種測振儀在測量時由光學(xué)部分將物體的振動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多普勒頻移,并由光檢測器將此頻移轉(zhuǎn)換為電信號,再由電路部分作適當(dāng)處理后送往多普勒信號處理器將多普勒頻移信號變換為與振動速度相對應(yīng)的電信號，最后記錄于磁帶。這種測振儀采用波長為6328埃(┱)的氦氖激光器，用聲光調(diào)制器進(jìn)行光頻調(diào)制，用石英晶體振蕩器加功率放大電路作為聲光調(diào)制器的驅(qū)動源，用光電倍增管進(jìn)行光電檢測，用頻率跟蹤器來處理多普勒信號。它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，不需要固定參考系,不影響物體本身的振動,測量頻率范圍寬、精度高、動態(tài)范圍大。缺點(diǎn)是測量過程受其他雜散光的影響較大。

5、激光測速

它也是基多普勒原理的一種激光測速方法,用得較多的是激光多普勒流速計，它可以測量風(fēng)洞氣流速度、火箭燃料流速、飛行器噴射氣流流速、大氣風(fēng)速和化學(xué)反應(yīng)中粒子的大小及匯聚速度等。

總結(jié)，激光傳感器的用途廣泛，它可以利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)從而實現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等，因此也受到了很多人的青睞，是一項非常使用的技術(shù)，深入專研或可以發(fā)現(xiàn)更多的奧秘，造福各行各業(yè)。