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深圳光纤传感器工作原理

来源:   发布时间:2022-03-22   点击量:549

激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器,处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间,以此计算出距离值,该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。即所谓的脉冲时间法测量的。激光回波分析法适合于长距离检测,但测量精度相对于激光三角测量法要低,最远检测距离可达250m。光纤传感器技术和激光器是二十世纪六十年代出现的最重大的科学技术之一。激光技术与应用的迅猛发展,已与多个学科相结合,形成新兴的交叉学科,如光电子学、信息、激光光谱学、非线性光学、超快激光学、量子光学、光学、导波光学、激光医学、激光生物学、激光化学等光纤传感器

激光测距它的原理与无线电雷达相同,将激光对准目标发射出去后,测量它的往返时间,再乘以光速即得到往返距离。由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点,这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的,因此激光测距仪日益受到重视。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距,而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等,已成功地用于人造卫星的测距和跟踪,例如采用红宝石激光器的激光雷达,测距范围为500~2000公里,误差仅几米。目前常采用红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化镓激光器作为激光测距仪的光源。。这些交叉技术与新的学科的出现,大大地推动了传统产业和新兴产业的发展,使得激光器的应用范围扩展到几乎国民经济的所有领域。本文主要介绍激光的原理以及其主要应用领域。光纤传感器例如,光速约为3*10^8m/s,要想使分辨率达到1mm,则传输时间测距传感器的电子电路能分辨出以下极短的时间:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps要分辨出3ps的时间LDS10X激光位移传感器的精度最高可达0.5um补充一种新型测法:性调频连续波调制(FMCW)技术结合光学相干接收原理法。基于世界领先的硅基光电集成技术,把相干检相光路和参考光路集成在微小的芯片里。由于采用相干接收,可在有烟雾、光、粉尘等环境干扰的情况下,仍然能达到很高精度的相位测量。采用非线性调制解调技术,使低成本且精确的光学调制成为可能,通过与精确控制的参考波导光路进行比对,可实现微米级的远距准确测距。,这是对电子技术提出的过高要求,实现起来造价太高光纤传感器

。但是如今的激光测距传感器巧妙地避开了这一障碍,利用一种简单的统计学原理,即平均法则实现了1mm的分辨率,并且能保证响应速度。

光纤传感器在未来,以激光位移传感器为代表的的各类激光传感器需求总体将保持快速增长的态势光纤传感器常见的是激光测距传感器,它通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离,还有一种是激光位移传感器。激光与普通光不同,需要用激光器产生。激光器的工作物质,在正常状态下,多数原子处于稳定的低能级E1,在适当频率的外界光线的作用下,处于低能级的原子吸收光子能量激发而跃迁到高能级E2。光子能量E=E2-E1=hv,式中h为普朗克常数,v为光子频率。反之,在频率为v的光的诱发下,处于能级E2的原子会跃迁到低能级释放能量而发光,称为受激辐射。,而随着国内各项鼓励政策的落实,激光技术的持续创新进步和激光位移传感器产品性能的不断提升,我国激光位移传感器的大规模商业化应用将很快成为现实。
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