首頁(yè) > 技術(shù)文章
如何講解德國(guó)IFM激光傳感器：
利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量。激光傳感器常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測(cè)等。
激光測(cè)長(zhǎng)
精密測(cè)量長(zhǎng)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(zhǎng)度計(jì)量多是利用光波的干涉現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行的，其精度主要取決于光的單色性的好壞。激光是的光源，它比以往的單色光源（氪-86燈）還純10萬(wàn)倍。因此激光測(cè)長(zhǎng)的量程大、精度高。由光學(xué)原理可知單色光的zui大可測(cè)長(zhǎng)度L與波長(zhǎng)λ和譜線寬度δ之間的關(guān)系是L=λ/δ。用氪－86燈可測(cè)zui大長(zhǎng)度為38.5厘米，對(duì)于較長(zhǎng)物體就需分段測(cè)量而使精度降低。若用氦氖氣體激光器，則zui大可測(cè)幾十公里。一般測(cè)量數(shù)米之內(nèi)的長(zhǎng)度，其精度可達(dá)0.1微米。
激光測(cè)距
它的原理與無(wú)線電雷達(dá)相同，將激光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去后，測(cè)量它的往返時(shí)間，再乘以光速即得到往返距離。由
雷達(dá)傳感器測(cè)距
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(duì)于測(cè)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(cè)量精度等都是很關(guān)鍵的，因此激光測(cè)距儀日益受到重視。在激光測(cè)距儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的激光雷達(dá)不僅能測(cè)距，而且還可以測(cè)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(cè)距和跟蹤，例如采用紅寶石激光器的激光雷達(dá)，測(cè)距范圍為500～2000公里,誤差僅幾米。不久前，真尚有的研發(fā)中心研制出的LDM系列測(cè)距傳感器，可以在數(shù)千米測(cè)量范圍內(nèi)的精度可以達(dá)到微米級(jí)別。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(cè)距儀的光源。
激光測(cè)振
它基于多普勒原理測(cè)量物體的振動(dòng)速度。多普勒原理是指：
若波源或接收波的觀察者相對(duì)于傳播波的媒質(zhì)而運(yùn)動(dòng)，那么觀察者所測(cè)到的頻率不僅取決于波源發(fā)出的振動(dòng)頻率而且還取決于波源或觀察者的運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。所測(cè)頻率與波源的頻率之差稱為多普勒頻移。在振動(dòng)方向與方向一致時(shí)多普頻移fd=v/λ，式中v 為振動(dòng)速度、λ為波長(zhǎng)。在激光多普勒振動(dòng)速度測(cè)量?jī)x中，由于光往返的原因,fd =2v/λ。這種測(cè)振儀在測(cè)量時(shí)由光學(xué)部分將物體的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多普勒頻移,并由光檢測(cè)器將此頻移轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再由電路部分作適當(dāng)處理后送往多普勒信號(hào)處理器將多普勒頻移信號(hào)變換為與振動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，zui后記錄于磁帶。這種測(cè)振儀采用波長(zhǎng)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(dòng)源，用光電倍增管進(jìn)行光電檢測(cè)，用頻率跟蹤器來(lái)處理多普勒信號(hào)。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(dòng),測(cè)量頻率范圍寬、精度高、動(dòng)態(tài)范圍大。缺點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程受其他雜散光的影響較大。
如何講解德國(guó)IFM激光傳感器應(yīng)用
功能原理 對(duì)射式傳感器
電氣數(shù)據(jù)
工作電壓 [V] 10...30 DC
電流損耗 [mA] < 12
防護(hù)等級(jí) III
反相保護(hù) 是
光線種類 紅光
波長(zhǎng) [nm] 650
使用壽命 [h] 50000
輸出
過(guò)載保護(hù) 是
監(jiān)控范圍
發(fā)射器/接收器 發(fā)射裝置
檢測(cè)距離 [m] < 15
檢測(cè)距離可設(shè) 否
光斑直徑zui大值 [mm] 24
光點(diǎn)尺寸參考 在zui大的檢測(cè)距離
工作條件
環(huán)境溫度 [°C] -10...60
外殼防護(hù)等級(jí) IP 67
認(rèn)證/測(cè)試
EMC電磁兼容
EN 60947-5-2
激光防護(hù)等級(jí) 1; (IEC 60825-1 : 2007; 符合21 CFR 1040，除了根據(jù)激光通知編號(hào)的偏差 50, 2007年六月.)
MTTF [年] 918
機(jī)械技術(shù)數(shù)據(jù)
重量 [g] 45.4
外殼 矩形的
尺寸 [mm] 35 x 11 x 24
原材料 外殼: ABS; 固定夾具: 模壓鑄鋅; LED窗口: SEPS; 按鈕: SEPS
透鏡材料
玻璃
透鏡校準(zhǔn) 側(cè)面的鏡組
顯示器/操作件
顯示
操作 1 x LED, 綠色
附件
附件（附送）
夾子: 1 x, E20964
螺絲釘: 2 x x M3 x 16
彈簧墊圈: 2 x
螺母: 2 x
注釋
注釋
按照cULus工作電壓"電源級(jí)2"
包裝單位 1 件數(shù)
電氣連接
接口 接插件: 1 x M8
如何講解德國(guó)IFM激光傳感器應(yīng)用案例編輯
車輛寬高的超限檢測(cè)
采用激光傳感器進(jìn)行快速測(cè)量，利用PC工控機(jī)和可視化編程軟件VB的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核與傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸及處理，同時(shí)還設(shè)計(jì)了界面友好的上位機(jī)控制軟件?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好、測(cè)量精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
高速公路收費(fèi)站
用于高速公路收費(fèi)站，以進(jìn)行車輛的計(jì)數(shù)及安全保護(hù)。馬來(lái)西亞Teras公司就已將上百套BEA激光傳感器應(yīng)用于其手動(dòng)和自動(dòng)收費(fèi)站系統(tǒng)。激光傳感器采用飛行時(shí)間（TOF）測(cè)量原理，可在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)形成4個(gè)平面，以對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，該產(chǎn)品還具有防追尾、車輛安全保護(hù)等功能。激光傳感器較之傳統(tǒng)光幕具有靈敏度高、性高、安裝方便、性價(jià)比高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。[5]
谷歌第二代無(wú)人車：配備激光傳感器
谷歌第二代無(wú)人駕駛車原型車除了
頂部的激光傳感器依然相當(dāng)明顯，其他傳感器都設(shè)置得非常隱蔽。
車輛的前后方和兩側(cè)都貼有明顯的谷歌無(wú)人車標(biāo)志。谷歌無(wú)人車的控制駕駛原理是通過(guò)車子四周安裝的諸多傳感器，持續(xù)不斷地收集車輛本身以及四周的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)車內(nèi)的處理器進(jìn)行分析和運(yùn)算，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)控制車子行駛。無(wú)人車會(huì)借助GPS設(shè)備與傳感器，定位車輛位置以及前行速度，判斷周圍的行人、車輛、自行車、信號(hào)燈以及諸多其他物體。
在這輛雷克薩斯的車頂帶有一個(gè)360°旋轉(zhuǎn)的激光全息傳感器，可以幾乎同時(shí)感應(yīng)到車子前、側(cè)與后方的狀況。傳感器收集的數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)綠色的數(shù)據(jù)線，輸入到位于車輛右后側(cè)的處理器中。這個(gè)激光傳感器也可以讓無(wú)人車進(jìn)行定位。車前原本L型的雷克薩斯車標(biāo)也被拆除，取而代之的是一個(gè)雷達(dá)傳感器；用于測(cè)量前方距離以及車輛速度，以便判別前方車況，控制車輛安全加速與減速。
車胎輪轂上也帶有位置傳感器，用于探測(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，幫助車輛進(jìn)行定位。谷歌無(wú)人車的心臟——處理器位于車輛的右后側(cè)，來(lái)自各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)信息都會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)線傳輸?shù)竭@里，通過(guò)軟件進(jìn)行分析和處理，以便傳感與判斷無(wú)人車附近的不同物體。除了分析和判斷無(wú)人車周圍物體當(dāng)前的位置，無(wú)人車還需要通過(guò)軟件進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確預(yù)判每個(gè)物體可能的下一步位置。zui后無(wú)人車會(huì)根據(jù)所有收集的數(shù)據(jù)做出安全駕駛的決策，包括控制車速以及周圍車距。
