中村讲述激光传感器工作原理

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第十三课-讲述激光传感器的工作原理

激光传感器工作原理

激光传感器工作时，激光发射二极管+首先对准目标发射激光脉冲。激光被目标反射后向四面八方散射。部分散射光*返回传感器接收器，被光学系统接收后在雪崩光电二极管+上成像。雪崩光电二极管是一种具有内部放大功能的光学传感器+，因此可以检测极微弱的光信号并将其转换为相应的电信号。最常见的是激光测距传感器，它可以通过记录和处理从发出光脉冲*到接收到光脉冲的时间来确定目标距离。由于光速太快，激光传感器可以准确测量传输时间。

比如光速大约是3*10^8m/s。为了达到1mm的分辨率，传输时间测距传感器的电子电路*可以区分以下极短的时间:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps，需要区分3ps的时间，即对电子技术要求太高实现成本太高。但是今天的激光测距传感器巧妙地避开了这个障碍，采用了一个简单的统计原理即平均法+实现了1mm的分辨率，并且可以保证响应速度。

激光传感器的主要用途

1、激光测长

精密测量*长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关键技术之一。现代长度计量多是利用光波的干涉现象+来进行的，其精度主要取决于光的单色性的好坏。激光是理想的光源，它比以单色光源(氨-86灯)还纯10万倍。因此激光测长的量程大、精度高。由光学原理*可知单色光+的最大可测长度L与波长入和谱线宽度8之间的关系是L=入2/8。用-86灯可测最大长度为38.5厘米，对于较长物体就需分段测量而使精度降低。若用氦氖气体激光器+，则最大可测几十公里。一般测量数米之内的长度，其精度可达0.1微米。

2、激光测距

它的原理与无线电雷达相同，将激光对准目标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即得到往返距离。由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点，这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比*、保证测量精度等都是很关键的，因此激光测距仪日益受到重视。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达*不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等，已成功地用于人造卫星的测距和跟踪，例如采用红宝石激光器+的激光雷达，测距范围为500~2000公里,误差仅几米。目前常采用红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳激光器*以及砷化镓激光器作为激光测距仪的光源。

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