易福門ifm激光傳感器的詳細(xì)簡述
激光傳感器:利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表,它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強(qiáng)等。
激光是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的zui重大的科學(xué)技術(shù)成就之一。它發(fā)展迅速,已廣泛應(yīng)用于國防、生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)和非電測量等各方面。激光與普通光不同,需要用激光器產(chǎn)生。激光器的工作物質(zhì),在正常狀態(tài)下,多數(shù)原子處于穩(wěn)定的低能級e1,在適當(dāng)頻率的外界光線的作用下,處于低能級的原子吸收光子能量受激發(fā)而躍遷到高能級e2。光子能量e=e2-e1=hv,式中h為普朗克常數(shù),v為光子頻率。反之,在頻率為v的光的誘發(fā)下,處于能級e2的原子會躍遷到低能級釋放能量而發(fā)光,稱為受激輻射。激光器首先使工作物質(zhì)的原子反常地多數(shù)處于高能級(即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布),就能使受激輻射過程占優(yōu)勢,從而使頻率為v的誘發(fā)光得到增強(qiáng),并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產(chǎn)生強(qiáng)大的受激輻射光,簡稱激光。
激光具有3個(gè)重要特性:①高方向性(即高定向性,光速發(fā)散角?。?,激光束在幾公里外的擴(kuò)展范圍不過幾厘米;②高單色性,激光的頻率寬度比普通光小10倍以上;③高亮度,利用激光束會聚zui高可產(chǎn)生達(dá)幾百萬度的溫度。
激光器分類
激光器按工作物質(zhì)可分為4種。
①固體激光器:它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即yag激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同,特點(diǎn)是小而堅(jiān)固、功率高,釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率zui高的器件,已達(dá)到數(shù)十兆瓦。
②氣體激光器:它的工作物質(zhì)為氣體。現(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形狀如普通放電管,特點(diǎn)是輸出穩(wěn)定,單色性好,壽命長,但功率較小,轉(zhuǎn)換效率較低。
③液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器,其中zui重要的是有機(jī)染料激光器,它的zui大特點(diǎn)是波長連續(xù)可調(diào)。
④半導(dǎo)體激光器:它是較年輕的一種激光器,其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單,適宜于在飛機(jī)、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶??芍瞥蓽y距儀和瞄準(zhǔn)器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。
易福門ifm激光傳感器工作時(shí),先由激光發(fā)射二極管對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器,被光學(xué)系統(tǒng)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(nèi)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,并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號。 常見的是激光測距傳感器,它通過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(biāo)距離。激光傳感器必須極其地測定傳輸時(shí)間,因?yàn)楣馑偬臁?br />例如,光速約為3?108m/s,要想使分辨率達(dá)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)提出的過高要求,實(shí)現(xiàn)起來造價(jià)太高。但是如今的激光測距傳感器巧妙地避開了這一障礙,利用一種簡單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率,并且能保證響應(yīng)速度。
一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模zui大,分別占到整個(gè)傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、mems(micro-electro-mechanicalsystems,微機(jī)電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中,無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)會超過25%。
目前,的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出,傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高,各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,競爭也將日益激烈。在技術(shù)傳感器領(lǐng)域,真尚有等傳感器*也已經(jīng)進(jìn)入國內(nèi)市場,并直接在中國設(shè)立技術(shù)研發(fā)部。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場,比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與*的擴(kuò)大。
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