激光位移傳感器

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，主要應用於檢測物體的位移、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，下面分別介紹激光位移傳感器原理的兩種測量方式。

激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經物體表面散射的激光通過接收器鏡頭，被內部的CCD線性相機接收，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。根據這個角度及已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體之間的距離。

同時，光束在接收元件的位置通過模擬和數字電路處理，並通過微處理器分析，計算出相應的輸出值，並在用户設定的模擬量窗口內，按比例輸出標準數據信號。如果使用開關量輸出，則在設定的窗口內導通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關量輸出可獨立設置檢測窗口。

採取三角測量法的激光位移傳感器最高線性度可達1um，分辨率更是可達到0.1um的水平。比如ZLDS100類型的傳感器，它可以達到0.01%高分辨率，0.1%高線性度，9.4KHz高響應，適應惡劣環境。

激光位移傳感器採用回波分析原理來測量距離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、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發射器每秒發射一百萬個激光脈衝到檢測物並返回至接收器，處理器計算激光脈衝遇到檢測物並返回至接收器所需的時間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結果進行的平均輸出。即所謂的脈衝時間法測量的。激光回波分析法適合於長距離檢測，但測量精度相對於激光三角測量法要低，最遠檢測距離可達250m。

激光位移傳感器常用於長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用於探傷和大氣污染物的監測等.

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)的控制;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，同心度以及表面輪廓。

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：在要測量的工件運動的傾斜方向一行放幾個激光傳感器，直接通過一個傳感器進行度量值的輸出，另外也可以用一個軟件計算出度量值，並根據信號或數據讀出結果。

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：激光傳感器集成到灌裝產品的生產製造中，當灌裝產品經過傳感器時，就可以檢測到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴展程序就能精確的識別灌裝產品填充是否合格以及產品的數量。

8.傳感器測量物體的直線度：首先你需要2-3個激光位移傳感器來進行組合式的測量。然後將3個激光位移傳感器安裝在於產線平行的一條直線上，並根據你所需要的測量精度來確定三個激光位移傳感器之間的間距。最後，你需要讓這一個物體以平行於激光位移傳感器安裝線上的方向前進。當產線與傳感器的安裝線是平行的情況下，三個傳感器測出來的距離差別越大則此物體的直線度越差，三個傳感器測出來的距離差別越小，説明此物體的直線度越好，你可以根據你所要測量物體的長度，以及三個傳感器安裝間的間距等數據來確立一個直線度的百分比，從而得到量化的信號輸出，已達到檢測物體直線度的目的。

激光位移傳感器FT50 RLA-20系列為例：

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■ 工作電源：18~30V DC

■ 光 源：激光 紅色 670nm

■ 開關頻率：40Hz

■ 連接方式：接插件 M12 4針

■ 模擬量輸出：0~10v

■ 響應時間：0.6ms

■ 光斑尺寸：＜0.8mm

■ 防護等級：IP67

■ 外形尺寸：50×50×17mm

■ 工作温度：0~+ 50 °C

分辨率：電渦流傳感器的分辨率最高也可達到0.1um，與激光位移傳感器基本相當

線性度：電渦流傳感器的線性度一般較低，為量程的1%左右，高端激光位移傳感器則一般為0.1%

測量條件：電渦流傳感器要求被測體為導體而且非導磁，即不導磁的導體，例如鋁、銅等，鐵則不行；激光位移傳感器則對無論被測體是否導磁、是否導電都能測。

電容式位移傳感器精度非常高，遠高於激光位移傳感器，但是電容位移傳感器的量程很小一般小於1mm，激光位移傳感器的量程最大可做到2m。

光纖位移傳感器

光纖位移傳感器的測量原理為通過測量物體因位移導致其表面反射回來的光通量和光強度的變化來測量物體的位移情況，其探頭由發射光纖和接收光纖兩部分組成。對於尺寸很小的物體的位移和振動情況，常規的非接觸式位移傳感器收到反射面積的限制導致測量效果不是很理想，而光纖位移傳感器則可以做成很小的探頭（最小0.2mm直徑），此外還可以做成直線發射和接收的形式，通過測量物體在位移過程中對光纖的遮擋程度來計算位移的數值，精度可達0.01um，量程最大4mm。 ^[1]