Lazerinių atstumo matavimo jutiklių veikimas ir naudojimas
1. Tranzito laiko lazerinių atstumo jutiklių kūrimas
Lazerio taikymas aptikimo srityje yra labai platus, techninis turinys labai turtingas, o poveikis socialinei gamybai ir gyvenimui taip pat labai akivaizdus. Lazerinis diapazonas yra vienas iš ankstyviausių lazerių pritaikymo būdų. Taip yra todėl, kad lazeris turi daug privalumų, tokių kaip stiprus kryptingumas, didelis ryškumas ir geras monochromatiškumas. Iki 1965 m. Sovietų Sąjunga lazeriu matavo atstumą tarp žemės ir mėnulio (380 × 103 km) su tik 250 m paklaida. 1969 metais amerikiečiai Mėnulyje nusileido su galiniu atšvaitu Mėnulyje, taip pat lazeriais matavo atstumą tarp žemės ir mėnulio, paklaida tik 15 cm. Pagrindinis lazerio perdavimo laiko naudojimo atstumo matavimui principas yra nustatyti tikslinį atstumą, išmatuojant laiką, reikalingą lazeriui judėti pirmyn ir atgal. . Dabar:. Nors tranzito laiko lazerinis diapazonas turi paprastą principą ir struktūrą, anksčiau jis daugiausia buvo naudojamas kariniams ir moksliniams tyrimams, tačiau tai retai pasitaiko pramonės automatizacijoje. Kadangi lazerinio nuotolio jutiklio kaina yra per didelė, paprastai keli tūkstančiai dolerių. Beveik visi pramoniniai vartotojai ieško jutiklio, kuris leistų tiksliai aptikti atstumą didesniais atstumais. Kadangi daugeliu atvejų jutiklių įrengimą iš arti ribos fizinė vieta ir gamybos aplinka, šiandieninis tranzito laiko lazerinis atstumo jutiklis išspręs inžinierių problemą tokiais atvejais.
2. Darbo principas
Kai veikia tranzito lazerio jutiklis, lazerinis diodas yra nukreiptas į taikinį ir skleidžia lazerio impulsus. Atsispindėjusi taikinyje, lazerio šviesa išsisklaido į visas puses. Dalis išsklaidytos šviesos grįžta į jutiklio imtuvą, kur ją užfiksuoja optinė sistema ir nufotografuoja ant lavinos fotodiodo. Lavinos fotodiodas yra optinis jutiklis su vidiniu sustiprinimu, kad galėtų aptikti itin silpnus šviesos signalus. Atstumą iki taikinio galima nustatyti registruojant ir apdorojant laiką, praėjusį nuo šviesos impulso išsiuntimo iki jo gavimo atgal. Tranzito laikas Lazeriniai jutikliai turi nustatyti tranzito laiką itin tiksliai, nes šviesos greitis yra toks didelis. Pavyzdžiui, šviesos greitis yra apie 3´108m/s, kad būtų pasiekta 1 mm skiriamoji geba, tranzito laiko diapazono jutiklio elektroninė grandinė turi sugebėti atskirti šį itin trumpą laiką: 0.001m¸ (3´108m/s)=3ps Norint atskirti 3ps laiką, tai yra didžiulis reikalavimas elektroninėms technologijoms, o diegimo kaina yra per didelė. Tačiau šiandieniniai pigūs tranzito laiko lazeriniai jutikliai tvarkingai apeina šią kliūtį, naudodami paprastą statistinį principą – vidutinę taisyklę, kad pasiektų 1 mm skiriamąją gebą ir garantuotų greitą atsaką.
3. Spręsti problemas, kurių negali išspręsti kitos technologijos
Tranzito laiko lazeriniai atstumo jutikliai gali būti naudojami ten, kur kitos technologijos negali būti naudojamos. Pavyzdžiui, įprastas fotoelektrinis jutiklis, skaičiuojantis nuo taikinio atsispindinčią šviesą, taip pat gali atlikti daug tikslių padėties nustatymo užduočių, kai taikinys yra labai arti. Tačiau kai taikinys yra toli arba keičiasi taikinio spalva, įprastiems fotoelektriniams jutikliams sunku susidoroti. Nors pažangūs foninio triukšmo slopinimo jutikliai ir trianguliacijos jutikliai veikia gerai, kai keičiasi taikinio spalva, jų veikimas tampa mažiau nuspėjamas, kai tikslinis kampas nėra fiksuotas arba taikinys yra per šviesus. Be to, trianguliacijos jutiklių veikimo nuotolis paprastai ribojamas 0,5 m. Ultragarsiniai jutikliai taip pat dažnai naudojami aptikti objektus didesniais atstumais, o kadangi jie nėra optiniai, jiems nedaro įtakos spalvų pokyčiai. Tačiau ultragarsiniai jutikliai atstumą matuoja pagal garso greitį, todėl jie turi tam tikrų trūkumų ir negali būti naudojami toliau nurodytose situacijose. ①Kai matuojamas taikinys nėra statmenas jutiklio keitikliui. Kadangi ultragarso aptikimo taikinys turi būti ne didesniu kaip 10 laipsnio kampu nuo jutiklio vertikalaus azimuto. ②Kai sijos skersmuo turi būti mažas. Kadangi bendras ultragarso pluoštas yra 0,76 cm skersmens, kai jis yra 2 m atstumu nuo jutiklio. ③ Atvejai, kai padėties kalibravimui reikalingos matomos šviesos dėmės. ④ vėjuotais atvejais. ⑤ vakuuminiai progai. ⑥ Atvejai, kai temperatūros gradientas yra didelis. Nes tokiu atveju pasikeis garso greitis. ⑦ Atvejai, kai reikia greitai reaguoti. Lazerinis atstumo jutiklis gali išspręsti visų aukščiau išvardytų atvejų aptikimą.
