1、激光位移传感器的工作原理是什么？

激光位移传感器是采用激光进行高精度位移（距离）测量的一种传感器，与传统测量方式相比，激光位移传感器因其高精度、非接触且快速测量等优势在工业中得到了广泛的应用。

激光位移传感器可精确测量被测物体的位置、位移等信息，其精度可达微米甚至纳米级，主要应用于测量物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量。

激光发射器通过镜头将激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的成像元件接收，不同距离的光斑在成像元件上的投影位置不同，根据成像位置及光学投射关系，可以获得被测物的距离，成像元件具有极高的位置分辨能力，从而能获得极高的测量精度。

2、什么是激光位移传感器？其工作原理是什么？

激光位移传感器的工作原理基于激光干涉现象。具体而言，当激光光束射入目标物体表面时，光束会与目标物体表面产生反射、散射和透射等现象。激光位移传感器通过测量反射光束与入射光束的干涉条纹的变化，来获取目标物体相对于传感器的位移信息。海伯森的HPS-CF系列激光位移传感器采用光谱共聚焦原理，能够有效克服传统激光位移传感器在高反光、强吸光和透明材质物体测量方面的困难。同时，其同轴测量结构使得一次测量即可获得透明体的表面高度及厚度信息，提供了更稳定、更精确、更有效的测量解决方案。

3、激光位移传感器的操作原理是什么？

激光位移传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表。能够精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化。

可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。激光有直线度好的优良特性，同样激光位移传感器相对于我们已知的超声波传感器有更高的精度。但是，激光的产生装置相对比较复杂且体积较大，因此会对激光位移传感器的应用范围要求较苛刻。

基本原理

激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。

按照测量原理，激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量，下面分别介绍激光位移传感器原理的两种测量方式。

光束在接受元件的位置通过模拟和电子数字的处理，在经过内部的微处理分析，然后计算出相应的输出值，然后再将输出值调整之后，向物体发射一处光芒，而这时候这束光芒就可以调整位移的距离。

用途

1、长度的测量

将测量的组件放在指定位置的输送带上，激光传感器检测到该组件并与触发的激光扫描仪同时进行测量，最后得到组件的长度。

2、均匀度的检查

在要测量的工件运动的倾斜方向一行放几个激光传感器，直接通过一个传感器进行度量值的输出，另外也可以用一个软件计算出度量值，并根据信号或数据读出结果。

3、电子元件的检查

用两个激光扫描仪，将被测元件摆放在两者之间，最后通过传感器读出数据，从而检测出该元件尺寸的精确度及完整性。

三角测量法

激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体表面散射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。

同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。

采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到0.1um的水平。比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到0.01%高分辨率，0.1%高线性度，9.4KHz高响应，适应恶劣环境。

回波分析法

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。

测量应用

激光位移传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。

1.尺寸测定：微小零件的位置识别;传送带上有无零件的监测;材料重叠和覆盖的探测;机械手位置（工具中心位置）的控制;器件状态检测;器件位置的探测（通过小孔）;液位的监测;厚度的测量;振动分析;碰撞试验测量;汽车相关试验等。

2.金属薄片和薄板的厚度测量：激光传感器测量金属薄片（薄板）的厚度。厚度的变化检出可以帮助发现皱纹，小洞或者重叠，以避免机器发生故障。

3.气缸筒的测量，同时测量：角度，长度，内、外直径偏心度，圆锥度，同心度以及表面轮廓。

4.长度的测量：将测量的组件放在指定位置的输送带上，激光传感器检测到该组件并与触发的激光扫描仪同时进行测量，最后得到组件的长度。

5.均匀度的检查：在要测量的工件运动的倾斜方向一行放几个激光传感器，直接通过一个传感器进行度量值的输出，另外也可以用一个软件计算出度量值，并根据信号或数据读出结果。

6.电子元件的检查：用两个激光扫描仪，将被测元件摆放在两者之间，最后通过传感器读出数据，从而检测出该元件尺寸的精确度及完整性。

7.生产线上灌装级别的检查：激光传感器集成到灌装产品的生产制造中，当灌装产品经过传感器时，就可以检测到是否填充满。传感器用激光束反射表面的扩展程序就能精确的识别灌装产品填充是否合格以及产品的数量。

8.传感器测量物体的直线度：首先你需要2-3个激光位移传感器来进行组合式的测量，如图所示。然后将3个激光位移传感器安装在于产线平行的一条直线上，并根据你所需要的测量精度来确定三个激光位移传感器之间的间距。最后，你需要让这一个物体以平行于激光位移传感器安装线上的方向前进。当产线与传感器的安装线是平行的情况下，三个传感器测出来的距离差别越大则此物体的直线度越差，三个传感器测出来的距离差别越小，说明此物体的直线度越好，你可以根据你所要测量物体的长度，以及三个传感器安装间的间距等数据来确立一个直线度的百分比，从而得到量化的信号输出，已达到检测物体直线度的目的。

移传感器分类

电涡流位移传感器

分辨率：电涡流传感器的分辨率最高也可达到0.1um，与激光位移传感器基本相当

线性度：电涡流传感器的线性度一般较低，为量程的1%左右，高端激光位移传感器则一般为0.1%

测量条件：电涡流传感器要求被测体为导体而且非导磁，即不导磁的导体，例如铝、铜等，铁则不行;激光位移传感器则对无论被测体是否导磁、是否导电都能测。

电容位移传感器

电容式位移传感器精度非常高，远高于激光位移传感器，但是电容位移传感器的量程很小一般小于1mm，激光位移传感器的量程最大可做到2m。

光纤位移传感器

光纤位移传感器的测量原理为通过测量物体因位移导致其表面反射回来的光通量和光强度的变化来测量物体的位移情况，其探头由发射光纤和接收光纤两部分组成。对于尺寸很小的物体的位移和振动情况，常规的非接触式位移传感器收到反射面积的限制导致测量效果不是很理想，而光纤位移传感器则可以做成很小的探头（最小0.2mm直径），此外还可以做成直线发射和接收的形式，通过测量物体在位移过程中对光纤的遮挡程度来计算位移的数值，精度可达0.01um，量程最大4mm。

4、激光测位移是什么工作原理？

激光位移传感器结构和原理

激光三角反射式测量原理基于简单的几何关系。激光二极管发出的激光束被照射到被测物体表面。反射回来的光线通过一组透镜，投射到感光元件矩阵上，感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件。反射光线的强度取决于被测物体的表面特性。为此，模拟元件PSD的敏感度需要进行调节。而对数字元件CCD传感器，使用德国米铱提供的实时表面补光技术(RTSC, Real Time Surface Compensation) 可以瞬时改变接收光强。

传感器探头到被测物体的距离可以由三角计算法则精确得到。采用这种方法能够得到微米级的分辨率。根据不同型号，测量得到的数据会由外置或内置控制器通过多种接口进行评估。

点激光传感器投射到被测物体上形成一个可见光斑，通过这个光斑可以非常简便的安装调试探头，因此点激光传感器被应用到非常多的领域，成为精密距离测量的热门选择。根据不同设计，光学测量原理最大允许测量距离达到1m。根据测量任务的需要，可以选择非常小的量程，但是具有极高测量精度。或者选择大量程，但是测量精度会有所下降。目前市面上有很多传感器型号可以快速补偿反射光的光强，但只有德国米铱的激光传感器成功实现了实时光强补偿。

快速表面补光技术 Rapid surface compensation

直接使用激光传感器测量，需要采样若干测量点。而这些测量点所处表面反射特性如果发生变化，就需要对反射光的光强进行调节，以达到最大的信号稳定性。

而调节的速度取决于传感器制造商。如果传感器需要越多时间来调节光强，就意味着越多测量值在被测表面颜色发生变化时，不可用于判断测量结果。德国米铱提供的实时表面补光技术（RTSC）可以实现最佳补光效果。此外，测量要确保激光传感器的测量范围内不存在异物干扰。灰尘或者其他小颗粒进入光路，会明显影响测量结果。另外，被测物体所处位置或移动方向对于传感器探头安装的影响不可低估。根据上述测量理论，反射光必须能够直达感光原件。如果反射光被阴影遮挡，则测量不可完成。因此，传感器安装位置必须与被测物体运动方向十字交叉。

虽然近些年激光传感器的尺寸日趋小型化，但与电磁类位移传感器相比，激光传感器的尺寸仍然偏大。

采用激光三角反射式测量方法的好处：

- 较小的测量光斑

- 允许较大安装距离

- 较大的量程

- 几乎可以测量任何被测物体材料

应用限制：

- 被测表面的性能对测量精度有一定影响

- 需要光路保持清洁

- 与光谱共焦式传感器，电容式或电涡流式传感器相比，激光传感器尺寸偏大

- 测量镜面被测物体，需要调试安装位置和角度

德国米铱的激光位移传感器拥有辉煌的历史，作为CCD传感器技术应用的先驱， optoNCDT 系列在工业激光位移测量发展过程中始终占有重要地位。现有的传感器类型多样，覆盖的应用范围广，而且每一种产品都拥有技术领先优势。optoNCDT系列激光三角反射式位移传感器以其极高的测量精度享誉世界激光位移传感器凭借直径微小的测量光斑，可从较远距离对被测物体进行测量，并适用于结构小巧的零部件的精确测量。传感器相对被测表面安装距离远且量程较大的技术特性，使其可完成对特殊表面的测量任务，例如炙热的金属表面。传感器与被测物体间在测量过程中无实际接触，此非接触式测量原理的优势在于可保证无磨损、抗干扰的高精度测量。此外，激光三角反射式测量原理还适用于高精度、高分辨率的高速测量。