Funcționarea și utilizarea senzorilor de măsurare a distanței cu laser
1. Dezvoltarea senzorilor de distanță cu laser pentru timpul de tranzit
Aplicarea laserului în domeniul de detecție este foarte extinsă, conținutul tehnic este foarte bogat, iar impactul asupra producției și vieții sociale este, de asemenea, foarte evident. Gama laser este una dintre cele mai timpurii aplicații ale laserelor. Acest lucru se datorează faptului că laserul are multe avantaje, cum ar fi direcționalitate puternică, luminozitate ridicată și monocromaticitate bună. Înainte de 1965, Uniunea Sovietică folosea laserul pentru a măsura distanța dintre pământ și lună (380´103 km) cu o eroare de doar 250 m. În 1969, americanii au aterizat pe Lună cu un reflector din spate pe Lună și au folosit și lasere pentru a măsura distanța dintre Pământ și Lună, cu o eroare de doar 15 cm. Principiul de bază al utilizării timpului de transmisie laser pentru a măsura distanța este de a determina distanța țintă prin măsurarea timpului necesar laserului pentru a merge înainte și înapoi. . Chiar acum:. Deși măsurarea cu laser a timpului de tranzit are un principiu și o structură simplă, a fost folosită în principal în cercetarea militară și științifică în trecut, dar este rar în automatizarea industrială. Deoarece prețul senzorului laser este prea mare, în general câteva mii de dolari. Practic, toți utilizatorii industriali caută un senzor care să permită detectarea precisă a distanței pe distanțe mai lungi. Deoarece, în multe cazuri, instalarea senzorilor la distanță apropiată va fi limitată de locația fizică și mediul de producție, senzorul de distanță laser pentru timpul de tranzit de astăzi va rezolva problema inginerilor în astfel de ocazii.
2. Principiul de lucru
Când senzorul laser pentru timpul de tranzit funcționează, dioda laser este îndreptată către țintă și emite impulsuri laser. După ce este reflectată de țintă, lumina laser se împrăștie în toate direcțiile. O parte din lumina împrăștiată revine la receptorul senzorului, unde este capturată de sistemul optic și imaginează pe fotodioda de avalanșă. O fotodiodă de avalanșă este un senzor optic cu amplificare internă, astfel încât să poată detecta semnale luminoase extrem de slabe. Distanța până la țintă poate fi determinată prin înregistrarea și procesarea timpului scurs din momentul în care pulsul de lumină este trimis până când este primit înapoi. Timpul de tranzit Senzorii laser trebuie să determine timpul de tranzit cu o precizie extremă, deoarece viteza luminii este atât de rapidă. De exemplu, viteza luminii este de aproximativ 3´108m/s, pentru a obține o rezoluție de 1mm, circuitul electronic al senzorului de măsurare a timpului de tranzit trebuie să fie capabil să distingă următorul timp extrem de scurt: 0,001m¸ (3´108m/s)=3ps Pentru a distinge timpul de 3ps, aceasta este o cerință exorbitantă pentru tehnologia electronică, iar costul implementării este prea mare. Dar senzorii laser ieftini de timp de tranzit de astăzi ocolesc cu grijă acest obstacol, folosind un principiu statistic simplu, regula medie, pentru a obține o rezoluție de 1 mm și pentru a garanta un răspuns rapid.
3. Rezolvați probleme care nu pot fi rezolvate prin alte tehnologii
Senzorii de distanță laser pentru timpul de tranzit pot fi utilizați acolo unde alte tehnologii nu pot. De exemplu, un senzor fotoelectric obișnuit care numără lumina reflectată de la o țintă poate efectua și un număr mare de sarcini de detectare a poziției cu precizie atunci când ținta este foarte aproape. Cu toate acestea, atunci când ținta este departe sau culoarea țintei se schimbă, este dificil pentru senzorii fotoelectrici obișnuiți să facă față. În timp ce senzorii avansati de suprimare a zgomotului de fond și senzorii de triangulare funcționează bine atunci când culoarea țintei se schimbă, performanța lor devine mai puțin previzibilă atunci când unghiul țintei nu este fix sau ținta este prea strălucitoare. În plus, senzorii de triangulare au, în general, o rază limitată la 0,5m. Senzorii cu ultrasunete sunt, de asemenea, adesea folosiți pentru a detecta obiecte la distanțe mai mari și, deoarece nu sunt optici, nu sunt afectați de schimbările de culoare. Cu toate acestea, senzorii cu ultrasunete măsoară distanța pe baza vitezei sunetului, așa că au unele dezavantaje inerente și nu pot fi utilizați în următoarele situații. ①Când ținta de măsurat nu este perpendiculară pe traductorul senzorului. Deoarece ținta detectării cu ultrasunete trebuie să fie într-un unghi de cel mult 10 grad față de azimutul vertical al senzorului. ②Când diametrul fasciculului este necesar să fie mic. Deoarece fasciculul ultrasonic general are 0,76 cm în diametru atunci când este la 2 m distanță de senzor. ③Ocazii în care sunt necesare puncte de lumină vizibile pentru calibrarea poziției. ④ ocazii cu vânt. ⑤ ocazii de vid. ⑥ Ocazii în care gradientul de temperatură este mare. Pentru că în acest caz, viteza sunetului se va schimba. ⑦ Ocazii care necesită răspuns rapid. Senzorul de distanță laser poate rezolva detectarea tuturor ocaziilor de mai sus.
