中心議題：

• 激光位移傳感器的測量原理
• 激光回波分析法測量原理
• 激光位移傳感器的應用

前言

激光位移傳感器能夠利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。激光位移傳感器（磁致伸縮位移傳感器）就是利用激光的這些優點製成的新型測量儀表

，它的出現，使位移測量的精度
、可靠性得到極大的提高
，也為非接觸位移測量提供了有效的測量方法。

激光位移傳感器因其較高的測量精度和非接觸測量特性，廣泛應用於高校和研究機構、汽車工業、機械製造工業、航空與軍事工業、冶金和材料工業的精密測量檢測。激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應用於檢測物的位移、厚度、振動
、距離、直徑等幾何量的測量。按照測量原理,激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法,激光三角測量法一般適用於高精度、短距離的測量
，而激光回波分析法則用於遠距離測量
，下麵分別介紹激光位移傳感器的兩種測量原理。

激光位移傳感器的測量原理
 

圖1 激光三角法測量原理圖

半導體激光器1被鏡片2聚焦到被測物體6。反射光被鏡片3收集，投射到CCD陣列4上;信號處理器5通過三角函數計算陣列4上的光點位置得到距物體的距離。

激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向物體表麵

，經物體反射的激光通過接受器鏡頭
，被內部的CCD線性相機接受，根據不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據這個角度即知的激光和相機之間的距離，數字信號處理器就能計算出傳感器和被測物之間的距離。

同(tong)時(shi)，光(guang)束(shu)在(zai)接(jie)收(shou)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)通(tong)過(guo)模(mo)擬(ni)和(he)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)處(chu)理(li)，並(bing)通(tong)過(guo)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)分(fen)析(xi)，計(ji)算(suan)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)輸(shu)出(chu)值(zhi)，並(bing)在(zai)用(yong)戶(hu)設(she)定(ding)的(de)模(mo)擬(ni)量(liang)窗(chuang)口(kou)內(nei)，按(an)比(bi)例(li)輸(shu)出(chu)標(biao)準(zhun)數(shu)據(ju)信(xin)號(hao)。如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)開(kai)關(guan)量(liang)輸(shu)出(chu)
，則(ze)在(zai)設(she)定(ding)的(de)窗(chuang)口(kou)內(nei)導(dao)通(tong)，窗(chuang)口(kou)之(zhi)外(wai)截(jie)止(zhi)。另(ling)外(wai)，模(mo)擬(ni)量(liang)與(yu)開(kai)關(guan)量(liang)輸(shu)出(chu)可(ke)設(she)置(zhi)獨(du)立(li)檢(jian)測(ce)窗(chuang)口(kou)。

激光回波分析法測量原理

激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離可以達到一定程度的精度。傳感器內部是由處理器單元、回波處理單元
、激光發射器
、激(ji)光(guang)接(jie)受(shou)器(qi)等(deng)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。激(ji)光(guang)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)過(guo)激(ji)光(guang)發(fa)射(she)器(qi)每(mei)秒(miao)發(fa)射(she)一(yi)百(bai)萬(wan)個(ge)脈(mai)衝(chong)到(dao)檢(jian)測(ce)物(wu)並(bing)返(fan)回(hui)至(zhi)接(jie)收(shou)器(qi)，處(chu)理(li)器(qi)計(ji)算(suan)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)遇(yu)到(dao)檢(jian)測(ce)物(wu)並(bing)返(fan)回(hui)接(jie)收(shou)器(qi)所(suo)需(xu)時(shi)間(jian)
，以(yi)此(ci)計(ji)算(suan)出(chu)距(ju)離(li)值(zhi)
，該(gai)輸(shu)出(chu)值(zhi)是(shi)將(jiang)上(shang)千(qian)次(ci)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)的(de)平(ping)均(jun)輸(shu)出(chu)。
 

圖2 激光回波分析法測量原理圖

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激光位移傳感器的應用

激光傳感器（直線位移傳感器）是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表
，利用了激光具有高方向性
、高單色性和高亮度的特點，它的優點是能實現無接觸遠距離測量
，速度快
，精度高
，量程大，抗光、電幹擾能力強等。

激光傳感器常用於長度
、距離、振動、速度、方位等物理量的測量
，還可用於探傷和大氣汙染物的監測等。

1.尺寸測定：微小零件的位置識別;傳送帶上有無零件的監測;材料重疊和覆蓋的探測;機械手位置(工具中心位置)的控製;器件狀態檢測;器件位置的探測(通過小孔);液位的監測;厚度的測量;振動分析;碰撞試驗測量;汽車相關試驗等。

2.金屬薄片和薄板的厚度測量：激光傳感器測量金屬薄片(薄板)的厚度。厚度的變化檢出可以幫助發現皺紋
，小洞或者重疊
，以避免機器發生故障。

3.氣缸筒的測量，同時測量：角度，長度，內、外直徑偏心度，圓錐度
，同心度以及表麵輪廓。

4.長度的測量：將測量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測到該組件並與觸發的激光掃描儀同時進行測量，最後得到組件的長度。

5.均勻度的檢查：在zai要yao測ce量liang的de工gong件jian運yun動dong的de傾qing斜xie方fang向xiang一yi行xing放fang幾ji個ge激ji光guang傳chuan感gan器qi

，直zhi接jie通tong過guo一yi個ge傳chuan感gan器qi進jin行xing度du量liang值zhi的de輸shu出chu，另ling外wai也ye可ke以yi用yong一yi個ge軟ruan件jian計ji算suan出chu度du量liang值zhi，並bing根gen據ju信xin號hao或huo數shu據ju讀du出chu結jie果guo。

6.電子元件的檢查：用兩個激光掃描儀，將被測元件擺放在兩者之間，最後通過傳感器讀出數據，從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性。

7.生產線上灌裝級別的檢查：激(ji)光(guang)傳(chuan)感(gan)器(qi)集(ji)成(cheng)到(dao)灌(guan)裝(zhuang)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)中(zhong)，當(dang)灌(guan)裝(zhuang)產(chan)品(pin)經(jing)過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)，就(jiu)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)到(dao)是(shi)否(fou)填(tian)充(chong)滿(man)。傳(chuan)感(gan)器(qi)用(yong)激(ji)光(guang)束(shu)反(fan)射(she)表(biao)麵(mian)的(de)擴(kuo)展(zhan)程(cheng)序(xu)就(jiu)能(neng)精(jing)確(que)的(de)識(shi)別(bie)灌(guan)裝(zhuang)產(chan)品(pin)填(tian)充(chong)是(shi)否(fou)合(he)格(ge)以(yi)及(ji)產(chan)品(pin)的(de)數(shu)量(liang)。

結語

激光位移傳感器是目前精準度最高的位移傳感器，但是由於它的體積較大、安裝複雜，這些都極大的限製了激光位移傳感器的應用範圍。隨著技術的不斷進步
，相信激光位移傳感器的應用範圍將更加廣闊。