激光位移

激光位移(三角法)是最常見(jiàn)的激光測(cè)位移的方法之一，20世紀(jì)70年代用于熱軋帶鋼板形測(cè)量，由于這種板形測(cè)量方法簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，在線數(shù)據(jù)處理容易實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)已廣泛用于板形測(cè)量領(lǐng)域。激光測(cè)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(cè)帶鋼表面的點(diǎn)O，其散射光由透鏡L2接收匯聚到線性光電元件(CCD)上的點(diǎn)O'，O與O'點(diǎn)共軛。當(dāng)被測(cè)帶鋼表面相對(duì)激光器LD發(fā)生位移x，而使物光點(diǎn)偏離零點(diǎn)O,像光點(diǎn)X'也將產(chǎn)生位移而偏離光電元件的零點(diǎn)(O')。由幾何關(guān)系可推得x=aX'/(bsinβ十X'cosβ)。實(shí)際應(yīng)用中調(diào)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能略有不同，但測(cè)量原理基本相同。同時(shí)，光束在接收元件的位置通過(guò)模擬和數(shù)字電路處理，并通過(guò)微處理器分析，計(jì)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(hào)。如果使用開(kāi)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(kāi)關(guān)量輸出可獨(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。

采取三角測(cè)量法的激光位移傳感器最高線性度可達(dá)1um，分辨率更是可達(dá)到0.1um的水平。比如ZLDS100類(lèi)型的傳感器，它可以達(dá)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(cè)量帶鋼因浪形而上下擺動(dòng)的位移量，而要得到對(duì)應(yīng)平直度的參數(shù)計(jì)算出帶鋼寬度方向不同位置縱向纖維長(zhǎng)度差異。因此，通常要沿帶鋼寬度方向設(shè)置三臺(tái)以上激光位移傳感器。

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

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(dá)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(cè)量條件：電渦流傳感器要求被測(cè)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(duì)無(wú)論被測(cè)體是否導(dǎo)磁、是否導(dǎo)電都能測(cè)。

電容位移傳感器

電容式位移傳感器精度非常高，遠(yuǎn)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(cè)量原理為通過(guò)測(cè)量物體因位移導(dǎo)致其表面反射回來(lái)的光通量和光強(qiáng)度的變化來(lái)測(cè)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(duì)于尺寸很小的物體的位移和振動(dòng)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(cè)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(guò)測(cè)量物體在位移過(guò)程中對(duì)光纖的遮擋程度來(lái)計(jì)算位移的數(shù)值，精度可達(dá)0.01um，量程最大4mm。

激光位移傳感器FT50 RLA-20系列為例：

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■ 工作電源：18~30V DC

■ 光 源：激光 紅色 670nm

■ 開(kāi)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(shí)間：0.6ms

■ 光斑尺寸：<0.8mm

■ 防護(hù)等級(jí)：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(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測(cè)物體的位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測(cè)量。

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

激光位移傳感器三角測(cè)量法

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

同時(shí)，光束在接收元件的位置通過(guò)模擬和數(shù)字電路處理，并通過(guò)微處理器分析，計(jì)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(hào)。如果使用開(kāi)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(kāi)關(guān)量輸出可獨(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。

采取三角測(cè)量法的激光位移傳感器最高線性度可達(dá)1um，分辨率更是可達(dá)到0.1um的水平。比如ZLDS100類(lèi)型的傳感器，它可以達(dá)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(lái)測(cè)量距離以達(dá)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(guò)激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬(wàn)個(gè)激光脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器，處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回至接收器所需的時(shí)間，以此計(jì)算出距離值，該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出。即所謂的脈沖時(shí)間法測(cè)量的。激光回波分析法適合于長(zhǎng)距離檢測(cè)，但測(cè)量精度相對(duì)于激光三角測(cè)量法要低，最遠(yuǎn)檢測(cè)距離可達(dá)250m。