Эксплуатация и использование лазерных датчиков измерения расстояний
1. Разработка времяпроходных лазерных датчиков расстояния.
Применение лазера в области обнаружения очень обширно, техническое содержание очень богато, а влияние на общественное производство и жизнь также очень очевидно. Лазерная локация — одно из первых применений лазеров. Это связано с тем, что лазер имеет множество преимуществ, таких как сильная направленность, высокая яркость и хорошая монохроматичность. До 1965 года Советский Союз использовал лазер для измерения расстояния между Землей и Луной (380×103 км) с погрешностью всего 250 метров. В 1969 году американцы высадились на Луне с задним рефлектором на Луне, а также использовали лазеры для измерения расстояния между Землей и Луной с погрешностью всего 15 см. Основной принцип использования времени передачи лазера для измерения расстояния заключается в определении целевого расстояния путем измерения времени, необходимого лазеру для перемещения вперед и назад. . Прямо сейчас:. Хотя времяпроходная лазерная локация имеет простой принцип и структуру, в прошлом она в основном использовалась в военных и научных исследованиях, но редко используется в промышленной автоматизации. Потому что цена лазерного датчика локации слишком высока, обычно несколько тысяч долларов. Практически все промышленные пользователи ищут датчик, который обеспечивает точное определение расстояния на больших расстояниях. Поскольку во многих случаях установка датчиков на близком расстоянии будет ограничена физическим местоположением и производственной средой, современный лазерный датчик расстояния с временем прохождения решит проблему для инженеров в таких случаях.
2. Принцип работы
Когда лазерный датчик времени прохождения работает, лазерный диод направлен на цель и излучает лазерные импульсы. После отражения от цели лазерный свет рассеивается во всех направлениях. Часть рассеянного света возвращается в приемник датчика, где улавливается оптической системой и отображается на лавинном фотодиоде. Лавинный фотодиод — это оптический датчик с внутренним усилением, позволяющий обнаруживать очень слабые световые сигналы. Расстояние до цели можно определить путем записи и обработки времени, прошедшего с момента отправки светового импульса до момента его обратного приема. Время прохождения Лазерные датчики должны определять время прохождения с предельной точностью, поскольку скорость света очень велика. Например, скорость света составляет около 3´108м/с, чтобы достичь разрешения 1 мм, электронная схема датчика измерения времени прохождения должна быть способна различать следующий чрезвычайно короткий промежуток времени: 0,001м¸ (3´108м/с)=3пс. Чтобы отличить время 3пс, это непомерное требование для электронных технологий, а стоимость реализации слишком высока. Но сегодняшние дешевые лазерные датчики времени прохождения аккуратно обходят это препятствие, используя простой статистический принцип, правило среднего, чтобы достичь разрешения 1 мм и гарантировать быстрый отклик.
3. Решайте проблемы, которые не могут быть решены другими технологиями.
Лазерные датчики расстояния по времени прохождения можно использовать там, где другие технологии невозможны. Например, обычный фотоэлектрический датчик, который подсчитывает свет, отраженный от цели, также может выполнять большое количество задач точного определения положения, когда цель находится очень близко. Однако, когда цель находится далеко или цвет цели меняется, обычным фотоэлектрическим датчикам сложно справиться. Хотя усовершенствованные датчики подавления фонового шума и датчики триангуляции хорошо работают при изменении цвета цели, их работа становится менее предсказуемой, когда угол цели не фиксирован или цель слишком яркая. Кроме того, дальность действия триангуляционных датчиков обычно ограничена 0,5 м. Однако ультразвуковые датчики также часто используются для обнаружения объектов на больших расстояниях, и, поскольку они не являются оптическими, на них не влияют изменения цвета. Однако ультразвуковые датчики измеряют расстояние на основе скорости звука, поэтому они имеют некоторые недостатки и не могут использоваться в следующих ситуациях. ①Когда измеряемая цель не перпендикулярна преобразователю датчика. Потому что цель ультразвукового обнаружения должна находиться в пределах угла не более 10 градуса от вертикального азимута датчика. ②Когда диаметр луча должен быть небольшим. Потому что обычный ультразвуковой луч имеет диаметр 0,76 см, когда он находится на расстоянии 2 м от датчика. ③Случаи, когда для калибровки положения требуются видимые световые пятна. ④ ветрено. ⑤ вакуумные случаи. ⑥ Случаи, когда температурный градиент велик. Потому что в этом случае изменится скорость звука. ⑦ Случаи, требующие быстрого реагирования. Лазерный датчик расстояния может решить проблему обнаружения всех вышеперечисленных случаев.
