A lézeres távolságmérő érzékelők működése és használata
1. Tranzitidő lézeres távolságérzékelők fejlesztése
A lézer alkalmazása az észlelési területen nagyon kiterjedt, a műszaki tartalom nagyon gazdag, és a társadalmi termelésre és életre gyakorolt hatása is nagyon nyilvánvaló. A lézeres távolságmérés a lézerek egyik legkorábbi alkalmazása. Ennek az az oka, hogy a lézernek számos előnye van, mint például az erős irányíthatóság, a nagy fényerő és a jó monokromatika. 1965 előtt a Szovjetunió lézerrel mérte a Föld és a Hold távolságát (380×103 km), mindössze 250 méteres hibával. 1969-ben az amerikaiak egy hátsó reflektorral landoltak a Holdon, és lézerrel is mérték a Föld és a Hold távolságát, mindössze 15 cm-es hibával. A lézeres átviteli idő használatának alapelve a távolság mérésére a céltávolság meghatározása a lézer oda-vissza mozgásához szükséges idő mérésével. . Épp most:. Bár a tranzitidő lézeres mérési elve és felépítése egyszerű, korábban főleg katonai és tudományos kutatásokban használták, az ipari automatizálásban azonban ritka. Mivel a lézeres távolságmérő ára túl magas, általában több ezer dollár. Gyakorlatilag minden ipari felhasználó olyan érzékelőt keres, amely lehetővé teszi a nagyobb távolságok precíz távolságérzékelését. Mivel sok esetben az érzékelők közeli telepítését korlátozza a fizikai hely és a gyártási környezet, a mai tranzitidő lézeres távolságérzékelő megoldja a mérnökök problémáját ilyen esetekben.
2. Működési elv
Amikor az áthaladási idő lézerérzékelője működik, a lézerdióda a célpontra irányul, és lézerimpulzusokat bocsát ki. A céltárgyról való visszaverődés után a lézerfény minden irányba szétszóródik. A szórt fény egy része visszatér az érzékelő vevőjébe, ahol az optikai rendszer felfogja és leképezi a lavina fotodiódára. A lavina fotodióda egy belső erősítéssel rendelkező optikai érzékelő, amely képes érzékelni a rendkívül gyenge fényjeleket. A céltól való távolság a fényimpulzus elküldésétől a visszavételig eltelt idő rögzítésével és feldolgozásával határozható meg. Áthaladási idő A lézeres érzékelőknek rendkívüli pontossággal kell meghatározniuk az áthaladási időt, mivel a fény sebessége olyan gyors. Például a fénysebesség kb. 3´108m/s, az 1 mm-es felbontás eléréséhez a tranzitidő-mérő érzékelő elektronikus áramkörének meg kell tudnia különböztetni a következő rendkívül rövid időket: 0.001m¸ (3´108m/s)=3ps A 3ps idő megkülönböztetéséhez ez túlzott követelmény az elektronikus technológiával szemben, és a megvalósítás költsége túl magas. De a mai olcsó tranzitidő-lézerérzékelők szépen megkerülik ezt az akadályt, egy egyszerű statisztikai elv, az átlagos szabály segítségével 1 mm-es felbontást érnek el, és garantálják a gyors reagálást.
3. Oldja meg azokat a problémákat, amelyeket más technológiával nem lehet megoldani
A szállítási idő lézeres távolságérzékelői ott használhatók, ahol más technológiák nem. Például egy általános fotoelektromos érzékelő, amely számolja a céltárgyról visszavert fényt, nagyszámú precíziós helyzetérzékelési feladatot is végrehajthat, ha a cél nagyon közel van. Ha azonban a cél távol van, vagy a színe megváltozik, a közönséges fotoelektromos érzékelők nehezen tudnak megbirkózni. Míg a fejlett háttérzaj-elnyomás-érzékelők és a háromszögelési érzékelők jól működnek, ha a céltárgy színe megváltozik, teljesítményük kevésbé kiszámítható, ha a célszög nem rögzített, vagy a cél túl világos. Ezenkívül a háromszögelési érzékelők hatótávolsága általában 0,5 méteren belülre korlátozódik. Az ultrahangos érzékelőket gyakran használják nagyobb távolságra lévő tárgyak észlelésére is, és mivel nem optikaiak, a színváltozások nem befolyásolják őket. Az ultrahangos szenzorok azonban a hangsebesség alapján mérik a távolságot, ezért van néhány eredendő hátrányuk, és nem használhatók a következő helyzetekben. ①Ha a mérendő célpont nem merőleges az érzékelő jelátalakítójára. Mivel az ultrahangos érzékelés céljának legfeljebb 10 fokos szögben kell lennie az érzékelő függőleges irányszögétől. ②Ha a gerenda átmérőjének kicsinek kell lennie. Mivel az általános ultrahangsugár 0,76 cm átmérőjű, ha 2 m-re van az érzékelőtől. ③ Olyan esetekben, amikor látható fényfoltokra van szükség a pozíciókalibrációhoz. ④ szeles alkalmakkor. ⑤ vákuum alkalmakkor. ⑥ Olyan esetekben, amikor a hőmérsékleti gradiens nagy. Mert ebben az esetben a hangsebesség megváltozik. ⑦ Gyors reagálást igénylő alkalmak. A lézeres távolságérzékelő a fenti esetek mindegyikének észlelését meg tudja oldani.
