一、傳輸時(shí)間激光距離傳感器的發(fā)展

激光在檢測領(lǐng)域中的應用十分***，技術(shù)含量十分豐富，對社會(huì )生產(chǎn)和生活的影響也十分明顯。激光測距是激光相當早的應用之一。這是由于激光具有方向性強、亮度高、單色性好等許多***。1965年前蘇聯(lián)利用激光測地球和月球之間距離（380′103km）誤差只有250m。1969年美國人登月后置反射鏡于月面，也用激光測量地月之距，誤差只有15cm. 利用激光傳輸時(shí)間來(lái)測量距離的基本原理是通過(guò)測量激光往返目標所需時(shí)間來(lái)確定目標距離。即：。傳輸時(shí)間激光測距雖然原理簡(jiǎn)單、結構簡(jiǎn)單，但以前主要用于***和科學(xué)研究方面，在工業(yè)自動(dòng)化方面卻很少見(jiàn)。因為激光測距傳感器售價(jià)太高，一般在幾千美元。實(shí)際上，所有工業(yè)用戶(hù)都在尋找一種能在較遠距離實(shí)現精密距離檢測的傳感器。因為許多情況下近距離安裝傳感器會(huì )受物理位置及生產(chǎn)環(huán)境的限制，如今的傳輸時(shí)間激光測距傳感器將為這類(lèi)場(chǎng)合的工程師排憂(yōu)解難。

二、工作原理

 傳輸時(shí)間激光傳感器工作時(shí)，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器***，被光學(xué)系統接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間，即可測定目標距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時(shí)間，因為光速太快。例如，光速約為3′108m/s，要想使分辨率達到1mm，則傳輸時(shí)間測距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時(shí)間：0.001m?（3′108m/s）=3ps 要分辨出3ps的時(shí)間，這是對電子技術(shù)提出的過(guò)高要求，實(shí)現起來(lái)造價(jià)太高。但是如今廉價(jià)的傳輸時(shí)間激光傳感器巧妙地避開(kāi)了這一障礙，利用一種簡(jiǎn)單的統計學(xué)原理，即平均法則實(shí)現了1mm的分辨率，并且能保證響應速度。

三、解決其它技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題

 傳輸時(shí)間激光距離傳感器可用于其它技術(shù)無(wú)法應用的場(chǎng)合。例如，當目標很近時(shí)，計算來(lái)自目標反射光的普通光電傳感器也能完成大量的精密位置檢測任務(wù)。但是，當目標距離較遠內或目標顏色變化時(shí)，普通光電傳感器就難以應付了。雖然**的背景噪聲**傳感器和三角測量傳感器在目標顏色變化的情況下能較好地工作，但是，在目標角度不固定或目標太亮時(shí)，其性能的可預測性變差。此外，三角測量傳感器一般量程只限于0.5m以?xún)?。超聲波傳感器雖然也經(jīng)常用于檢測距離較遠的物體，而且由于它不是光學(xué)裝置，所以不受顏色變化的影響。但是，超聲波傳感器是依據聲速測量距離的，因此存在一些固有的缺點(diǎn)，不能用于以下場(chǎng)合。①待測目標與傳感器的換能器不相垂直的場(chǎng)合。因為超聲波檢測的目標必須處于與傳感器垂直方位偏角不大于10°角以?xún)?。②需要光束直徑很小的?chǎng)合。因為一般超聲波束在離開(kāi)傳感器2m遠時(shí)直徑為0.76cm。③需要可見(jiàn)光斑進(jìn)行位置校準的場(chǎng)合。④多風(fēng)的場(chǎng)合。⑤真空場(chǎng)合。⑥溫度梯度較大的場(chǎng)合。因為這種情況下會(huì )造成聲速的變化。⑦需要快速響應的場(chǎng)合。而激光距離傳感器能解決上述所有場(chǎng)合的檢測。

四、在自動(dòng)化領(lǐng)域的***用途

如今，自動(dòng)檢測和控制的方法中，除了超聲波傳感器和普通光電傳感器外，又增加了一個(gè)能解決長(cháng)距離測量和檢驗的新方法—傳輸時(shí)間激光距離傳感器。它為各種不同場(chǎng)合提供了應用的靈活性，這些場(chǎng)合可包括如下：①設備定位。②測量料包的料位。③測量傳送帶上的物體距離和物體高度。④測量原木直徑。⑤保護高架起重機免于碰撞。⑥無(wú)誤差檢查場(chǎng)合。

五、幾個(gè)應用實(shí)例

1、測量傳送帶上箱子的寬度使用兩個(gè)發(fā)散型傳輸時(shí)間激光傳感器，在傳送帶的兩側面對面安裝。因為尺寸變化的箱子落到傳送帶上的位置是不固定的，這樣，每個(gè)傳感器都測量出自己與箱子的距離，設一個(gè)距離為L(cháng)1，另一個(gè)為L(cháng)2。此信息送給PLC，PLC將兩個(gè)傳感器間總的距離減去L1和L2，從而可計算出箱子的寬度W。2、保護液壓成型沖模機械手把一根預成型的管材放進(jìn)液壓成型機的下部沖模中，操作者必須保證每次放的位置準確。在上部沖模落下之前，一個(gè)發(fā)散型傳感器測量出距離管子臨界段的距離，這樣可保證沖模閉合前處于正確位置。3、二軸起重機定位用兩個(gè)反射型傳感器面對反射器安裝，反射器安裝在橋式起重機的兩個(gè)移動(dòng)單元上。一個(gè)單元前后運動(dòng)，另一個(gè)左右運動(dòng)。當起重機驅動(dòng)板架輥時(shí)，兩個(gè)傳感器監測各自到反射器的距離，通過(guò)PLC能連續**起重機的精確位置。有了這種新式廉價(jià)傳輸時(shí)間激光測距傳感器，反射性或多顏色的目標長(cháng)距離位置檢測即使在檢測角度變化的情況下也沒(méi)問(wèn)題了

LDM301大量程激光測距測速傳感器測量間距： 0.5～300m（自然表面） 0.5～3000m（加反射板） 測量精度： ±20mm分辨率： 1mm 采樣頻率： 相當高2000Hz 應用： 船舶和車(chē)輛位置監控。起重安裝設備位置控制。液位料位測量。冶金鋼鐵過(guò)程控制。不宜接近的物體測量。以及江河湖海等的水位測量