Principio de funcionamiento
Cuando el sensor láser funciona, el diodo emisor de láser emite pulsos láser al objetivo. La luz láser es reflejada por el objetivo y dispersada en todas direcciones. Parte de la luz dispersada regresa al receptor del sensor y, una vez recibida por el sistema óptico, se refleja en el fotodiodo de avalancha. El fotodiodo de avalancha es un sensor óptico con amplificación interna, por lo que puede detectar señales luminosas extremadamente débiles y convertirlas en señales eléctricas correspondientes. Los sensores de alcance láser son comunes y pueden medir la distancia del objetivo registrando y procesando el tiempo desde el envío de un pulso de luz hasta su regreso y recepción. Los sensores láser deben medir los tiempos de tránsito con extrema precisión porque la luz viaja muy rápido.
Por ejemplo, la velocidad de la luz es de aproximadamente 3 * 10 8 m/s. Si la resolución alcanza 1 mm, entonces el circuito electrónico del sensor de tiempo de transmisión debe poder distinguir el siguiente tiempo extremadamente corto: 0,001m/(3 * 108m/s)= 3ps.
El tiempo para distinguir 3ps es demasiado alto para la tecnología electrónica y el coste de implementación es demasiado elevado. Los sensores de alcance láser actuales evitan inteligentemente este obstáculo y utilizan un principio estadístico simple, la ley del promedio, para lograr una resolución de 1 mm y garantizar la velocidad de respuesta.
Ventajas y desventajas de los sensores de desplazamiento láser:
A continuación, el editor presentará las ventajas y desventajas de los sensores de desplazamiento láser. Primero, el editor hablará sobre las ventajas de los sensores de desplazamiento láser. Debido a que el rendimiento lineal del láser es muy bueno, es muy preciso medir el desplazamiento de cosas en un lugar plano. Pero en la vida actual, muchos factores en el sitio de construcción se ven afectados por interferencias externas y es imposible ser tan ideal. Al mismo tiempo, el dispositivo generado por el láser es relativamente complejo y el sensor de desplazamiento del láser es relativamente grande, por lo que se utiliza el sensor de desplazamiento del láser.
Función potente
Medición de longitud por láser
La medición de longitud de precisión es una de las tecnologías clave en las industrias de procesamiento óptico y fabricación de maquinaria de precisión. La medición de longitud moderna utiliza principalmente el fenómeno de interferencia de las ondas de luz y su precisión depende principalmente de la monocromaticidad de la luz. El láser es la fuente de luz ideal, 654,38 millones de veces más pura que la mejor fuente de luz monocromática (lámpara Krypton-86) del pasado. Por lo tanto, la medición de longitud por láser tiene un amplio alcance y una alta precisión. Según los principios ópticos, la relación entre la longitud máxima mensurable L de luz monocromática, la longitud de onda λ y el ancho de línea espectral δ es L=λ/δ. La longitud máxima medida por la Krypton Lamp-86 es de 38,5 cm. La medición de objetos largos requiere segmentación, lo que reduce la precisión. Si se utiliza un láser de gas helio-neón, puede medir hasta decenas de kilómetros. Generalmente, las longitudes dentro de unos pocos metros se pueden medir con una precisión de 0,1 micras.
Alcance láser
El principio es el mismo que el del radio radar. Una vez que el láser apunta al objetivo, se mide su tiempo de ida y vuelta y se multiplica por la velocidad de la luz para obtener la distancia de ida y vuelta. Desde sensores de radar hasta alcance láser, tiene las ventajas de alta directividad, alta monocromaticidad y alta potencia. Es crucial para medir distancias, determinar la orientación del objetivo, mejorar la relación señal-ruido del sistema receptor y garantizar la precisión de la medición. Por lo tanto, los telémetros láser son cada vez más populares y reciben cada vez más atención. Lidar, desarrollado sobre la base del telémetro láser, no sólo puede medir la distancia, sino también la orientación del objetivo, la velocidad de transporte y la aceleración, etc. Se ha utilizado con éxito para medir y rastrear satélites artificiales. Por ejemplo, el lidar que utiliza láser de rubí tiene un alcance de 500 a 2000 kilómetros y un error de solo unos pocos metros. No hace mucho, los sensores de alcance de la serie LDM desarrollados por algunos centros de investigación y desarrollo pueden lograr una precisión a nivel de micras dentro de un rango de medición de varios kilómetros. Las fuentes de luz de los telémetros láser son láseres de rubí, láseres de vidrio de neodimio, láseres de dióxido de carbono y láseres de arseniuro de galio de uso común.
Medición de vibración láser
Mide la velocidad de vibración de un objeto basándose en el principio Doppler.
El principio Doppler significa que si una fuente de onda o un observador que recibe una onda se mueve con respecto al medio a través del cual se propaga la onda, la frecuencia medida por el observador depende no sólo de la frecuencia de vibración emitida por la fuente de onda, sino también de la magnitud y velocidad de la fuente de onda o dirección del movimiento del observador. La diferencia entre la frecuencia medida y la frecuencia fuente se llama desplazamiento Doppler. Cuando la dirección de la vibración es consistente con la dirección, el cambio de frecuencia Doppler fd=v/λ, donde V es la velocidad de vibración y λ es la longitud de onda. En el velocímetro de vibración láser Doppler, debido al viaje de ida y vuelta de la luz, fd=2v/λ. En este tipo de vibrómetro, la parte óptica convierte la vibración del objeto en el correspondiente cambio de frecuencia Doppler. El detector óptico convierte este cambio de frecuencia en una señal eléctrica, que se envía al procesamiento de la señal Doppler después del procesamiento apropiado por parte del circuito. La señal de cambio de frecuencia Doppler se convierte en una señal eléctrica correspondiente a la velocidad de vibración y finalmente se registra en la cinta magnética. El vibrómetro utiliza un láser de helio-neón con una longitud de onda de 6328 Angstroms (┱), un modulador acústico-óptico para la modulación óptica de frecuencia, un oscilador de cristal de cuarzo y un circuito amplificador de potencia como fuente impulsora del modulador acústico-óptico, y un Tubo fotomultiplicador para detección optoelectrónica, utilizando rastreadores de frecuencia para procesar señales Doppler. Sus ventajas son que es fácil de usar, no requiere un sistema de referencia fijo, no afecta la vibración del objeto en sí, tiene un amplio rango de frecuencia de medición, alta precisión y un gran rango dinámico. La desventaja es que el proceso de medición se ve muy afectado por otras luces parásitas.
Velocimetría láser
También es un método de velocímetro láser basado en el principio Doppler. El velocímetro láser Doppler (ver caudalímetro láser) es ampliamente utilizado y puede medir la velocidad del flujo de aire. velocidad del flujo de combustible para cohetes, velocidad del flujo de aviones, velocidad del viento atmosférico, tamaño de partículas y velocidad de convergencia en reacciones químicas, etc.