激光位移概述

按照測量原理,激光位移技術(shù)原理分為激光三角測量法和激光回波分析法,激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，而激光回波分析法則用于遠距離測量。

激光位移(三角法)是最常見的激光測位移的方法之一，20世紀70年代用于熱軋帶鋼板形測量，由于這種板形測量方法簡單，響應(yīng)速度快，在線數(shù)據(jù)處理容易實現(xiàn)，現(xiàn)已廣泛用于板形測量領(lǐng)域。激光測位移系統(tǒng)由激光光源和接收器(PSD和CCD)兩部分組成。激光器LD發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1匯聚照射在被測帶鋼表面的點O，其散射光由透鏡L2接收匯聚到線性光電元件(CCD)上的點O'，O與O'點共軛。當(dāng)被測帶鋼表面相對激光器LD發(fā)生位移x，而使物光點偏離零點O,像光點X'也將產(chǎn)生位移而偏離光電元件的零點(O')。由幾何關(guān)系可推得x=aX'/(bsinβ十X'cosβ)。實際應(yīng)用中調(diào)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能略有不同，但測量原理基本相同。同時，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理，并通過微處理器分析，計算出相應(yīng)的輸出值，并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號。如果使用開關(guān)量輸出，則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關(guān)量輸出可獨立設(shè)置檢測窗口。

采取三角測量法的激光位移傳感器最高線性度可達1um，分辨率更是可達到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器，它可以達到0.01%高分辨率，0.1%高線性度，9.4KHz高響應(yīng)，適應(yīng)惡劣環(huán)境。

激光位移法只是測量帶鋼因浪形而上下擺動的位移量，而要得到對應(yīng)平直度的參數(shù)計算出帶鋼寬度方向不同位置縱向纖維長度差異。因此，通常要沿帶鋼寬度方向設(shè)置三臺以上激光位移傳感器。

電渦流位移傳感器

分辨率：電渦流傳感器的分辨率最高也可達到0.1um，與激光位移傳感器基本相當(dāng)

線性度：電渦流傳感器的線性度一般較低，為量程的1%左右，高端激光位移傳感器則一般為0.1%

測量條件：電渦流傳感器要求被測體為導(dǎo)體而且非導(dǎo)磁，即不導(dǎo)磁的導(dǎo)體，例如鋁、銅等，鐵則不行；激光位移傳感器則對無論被測體是否導(dǎo)磁、是否導(dǎo)電都能測。

電容位移傳感器

電容式位移傳感器精度非常高，遠高于激光位移傳感器，但是電容位移傳感器的量程很小一般小于1mm，激光位移傳感器的量程最大可做到2m。

光纖位移傳感器

光纖位移傳感器的測量原理為通過測量物體因位移導(dǎo)致其表面反射回來的光通量和光強度的變化來測量物體的位移情況，其探頭由發(fā)射光纖和接收光纖兩部分組成。對于尺寸很小的物體的位移和振動情況，常規(guī)的非接觸式位移傳感器收到反射面積的限制導(dǎo)致測量效果不是很理想，而光纖位移傳感器則可以做成很小的探頭（最小0.2mm直徑），此外還可以做成直線發(fā)射和接收的形式，通過測量物體在位移過程中對光纖的遮擋程度來計算位移的數(shù)值，精度可達0.01um，量程最大4mm。

激光位移傳感器FT50 RLA-20系列為例：

■

■

■

■ 工作電源：18~30V DC

■ 光 源：激光 紅色 670nm

■ 開關(guān)頻率：40Hz

■ 連接方式：接插件 M12 4針

■ 模擬量輸出：0~10v

■ 響應(yīng)時間：0.6ms

■ 光斑尺寸：<0.8mm

■ 防護等級：IP67

■ 外形尺寸：50×50×17mm

■ 工作溫度：0~ 50 °C

OPTIMESS? 2D二維激光位移傳感器

激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測物體的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量。

按照測量原理,激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法,激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，而激光回波分析法則用于遠距離測量，下面分別介紹激光位移傳感器原理的兩種測量方式。

激光位移傳感器三角測量法

激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經(jīng)物體表面散射的激光通過接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據(jù)這個角度及已知的激光和相機之間的距離，數(shù)字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。

同時，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理，并通過微處理器分析，計算出相應(yīng)的輸出值，并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號。如果使用開關(guān)量輸出，則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關(guān)量輸出可獨立設(shè)置檢測窗口。

采取三角測量法的激光位移傳感器最高線性度可達1um，分辨率更是可達到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器，它可以達到0.01%高分辨率，0.1%高線性度，9.4KHz高響應(yīng)，適應(yīng)惡劣環(huán)境。

激光位移傳感器回波分析法

激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內(nèi)部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個激光脈沖到檢測物并返回至接收器，處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結(jié)果進行的平均輸出。即所謂的脈沖時間法測量的。激光回波分析法適合于長距離檢測，但測量精度相對于激光三角測量法要低，最遠檢測距離可達250m。