激光传感器及其应用ppt课件

激光传感器及其应用,激光传感器,激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。,激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。,固体激光器：红宝石激光器、掺钕的钇铝石榴石激光器、钕玻璃激光器 气体激光器：二氧化碳激光器、氦氖激光器、一氧化碳激光器 液体激光器：有机染料激光器 4. 半导体激光器：砷化镓激光器,激光的特点,1 高方向性 高方向性就是高平行度，即光束的发散角小。激光束的发散角已达到几分甚至更小。所以通常称激光是平行光。 2 高亮度 激光在单位面积上集中的能量很高。一台较高水平的红宝石脉冲激光器亮度达比太阳的发光亮度高出很多倍。把这种高亮度的激光束会聚后能产生几百万摄氏度的高温。在这种高温下，就是最难熔的金属，在一瞬间也会熔化。,3 单色性好 单色光是指谱线宽度很窄的一段光波。用表示波长，表示谱线宽度， 则越小，单色性越好。在普通光源中最好的单色光源是氪(Kr86)灯。它的 而普通的氦氖激光器所产生的激光 从上面数字可以看出：激光的谱线宽度比普通光源相比提高了几万倍，因此激光是最好的单色光源。 4 高相干性 相干性就是指相干波在叠加区得到稳定的干涉条纹所表现的性质。普通光源是非相干光源，而激光是极好的相干光源。 由于激光具有上述特点，因此利用激光可以导向；做成激光干涉仪测量物体表面的平整度、测量长度、速度、转角；切割硬质材料等。随着科学技术的发展，激光的应用会更加普遍。,激光传感器的应用,激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特点，应用于测量和加工等方面，可以实现无触点远距离的测量，而且速度高、精度高，测量范围广，抗光、电干扰能力强，因此激光得到了广泛的应用。,1.激光位移传感器,半导体激光器1被镜片2聚焦到被测物体6。反射光被镜片3收集，投射到CCD阵列4上；信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到具体的位移。,三角法测量原理：,2. 激光测距传感器,探测系统向目标发射波束，波束被目标表面放射产生回波信号。回波信号中直接或简介地包含待测信息。接收与信号处理系统通过接收和分析回波信号，获得被测量。,回波分析法测量：,1.汽车防撞探测器,激光测距传感器用来监测汽车前后方向与其他汽车的距离，当汽车间距小于预定安全距离时，汽车防碰撞系统对汽车进行紧急刹车，或者对司机发出报警，可以大量的减少行车事故。在高速公路上使用，其优点更加明显。,激光传感器的应用（工程应用）,2.车流量监控及车轮廓描画,激光测距传感器固定到高速或者重要路口的龙门架上，激光发射和接收垂直地面向下，对准一条车道的中间位置，当有车辆通行时，激光测距传感器能实时输出所测得的距离值的相对改变值，进而描绘出所测车的轮廓。这对于在重要路段监控可以达到很好的效果，能够区分各种车型，对车身高度扫描的采样率可以达到10厘米一个点（在40Km/h时，采样率为11厘米一个点）。对车流限高，限长，车辆分型等都能实时分辨，并能快速输出结果。,3. 激光测速,双光束短距离近红外测量车速：通过双光束测得激光传感器与车辆的距离：L1和L2，由于光束间的夹角大小固定，因此可算出宽度W，由时间间隔：T2-T1，可得出车速。 激光传感器发射的是近红外的光波，不能被雷达探测器、电子狗等探测，且不易受市区雷达杂波干扰，在智能交通中的应用越来越广泛。,4. 激光测距与船只安全,使用激光测距传感器，检测船只到码头或到另外的船只的的相对距离和速度，船只根据激光测距传感器输出的数字信号，调整船只行进的速度和航线，使船只可以安全航行。,5. 激光测距与铁路交通,使用激光测距传感器，可以测量火车到站台的的距离和火车到站台的相对速度。,6. 激光测距与石油化工,在石油钻机上使用： 使用激光测距传感器，可以测量油车到塔顶的距离和相对速度，防止“上碰下砸”事故的发生。,激光传感器的前沿发展,空速管在极端天色前提下，若遇污物、鸟类、昆虫或结冰等引起梗阻，则会提供错误的读数。这样的话，就得依靠备用设备，如GPS，但也可能在风暴中失效。 该新型设备利用激光计算空速。氧分子吸收光子时，传感器探测激光束中光子的多普勒移动。它利用激光光线，所以没有物理部件暴露于气流中，他们位于机翼或机身凹处的一个窗口内，此处的温度可控。,新型的激光空速传感器可使空难避免,美国已经研制出一种新式激光传感器，能在狙击手开枪之前便探测出他们的准确位置，使其无所遁形。 这种叫Mirage的便携式双筒探测激光传感器由圣迭戈的多利松公司研制，可向1.2公里距离内的物体发出符合安全标准的散焦激光。当其发现枪或其他类似的武器装置发出的光后，便随即发回图像，清楚显示狙击手的准确位置。同时，这种传感器还能测量出操作人员和目标之间的距离，并在取景