Рад и употреба ласерских сензора за мерење удаљености
1. Развој ласерских сензора удаљености времена пролаза
Примена ласера у области детекције је веома обимна, технички садржај је веома богат, а утицај на друштвену производњу и живот је такође веома очигледан. Ласерско одређивање распона је једна од најранијих примена ласера. То је зато што ласер има многе предности као што су јака усмереност, висока осветљеност и добра монохроматика. Пре 1965. године, Совјетски Савез је користио ласер за мерење удаљености између Земље и Месеца (380´103км) са грешком од само 250м. Американци су 1969. године слетели на Месец са задњим рефлектором на Месец, а такође су ласерима измерили растојање између Земље и Месеца, са грешком од само 15 цм. Основни принцип коришћења времена ласерског преноса за мерење удаљености је одређивање циљне удаљености мерењем времена потребног да ласер иде напред-назад. . Одмах:. Иако ласерско мерење времена пролаза има једноставан принцип и структуру, у прошлости се углавном користило у војним и научним истраживањима, али је ретко у индустријској аутоматизацији. Пошто је цена ласерског сензора за даљинско управљање превисока, углавном неколико хиљада долара. Практично сви индустријски корисници траже сензор који омогућава прецизно откривање удаљености на већим удаљеностима. Пошто ће у многим случајевима инсталирање сензора на близину бити ограничено физичком локацијом и производним окружењем, данашњи ласерски сензор удаљености за време транзита ће решити проблем за инжењере у таквим приликама.
2. Принцип рада
Када ласерски сензор времена проласка ради, ласерска диода је усмерена на мету и емитује ласерске импулсе. Након што се рефлектује од мете, ласерска светлост се расипа у свим правцима. Део расуте светлости се враћа у пријемник сензора, где је хвата оптички систем и снима на лавину фотодиоду. Лавина фотодиода је оптички сензор са унутрашњим појачањем тако да може детектовати изузетно слабе светлосне сигнале. Удаљеност до мете може се одредити снимањем и обрадом времена протеклог од тренутка када је светлосни импулс послат до повратка. Ласерски сензори времена транзита морају одредити време транзита са изузетном прецизношћу јер је брзина светлости тако велика. На пример, брзина светлости је око 3´108м/с, да би се постигла резолуција од 1мм, електронско коло сензора за време транзита мора бити у стању да разликује следеће изузетно кратко време: 0,001м¸ (3´108м/с)=3пс Да бисмо разликовали време од 3пс, ово је превелики захтев за електронску технологију, а цена имплементације је превисока. Али данашњи јефтини ласерски сензори за време транзита уредно заобилазе ову препреку, користећи једноставан статистички принцип, правило о просеку, како би постигли резолуцију од 1 мм и гарантовали брз одговор.
3. Решавати проблеме који се не могу решити другим технологијама
Временски ласерски сензори удаљености могу се користити тамо где друге технологије не могу. На пример, уобичајени фотоелектрични сензор који броји светлост рефлектовану од мете такође може да изврши велики број задатака прецизног откривања положаја када је мета веома близу. Међутим, када је мета далеко или се боја мете промени, обични фотоелектрични сензори тешко могу да се изборе. Док напредни сензори за сузбијање позадинске буке и сензори за триангулацију добро функционишу када се боја мете промени, њихов учинак постаје мање предвидљив када угао мете није фиксиран или је мета превише светла. Поред тога, триангулациони сензори углавном имају домет ограничен на 0.5м. Ултразвучни сензори се такође често користе за откривање објеката на већим удаљеностима, а пошто нису оптички, на њих не утичу промене боје. Међутим, ултразвучни сензори мере удаљеност на основу брзине звука, тако да имају неке инхерентне недостатке и не могу се користити у следећим ситуацијама. ①Када циљ који се мери није окомит на претварач сензора. Зато што циљ ултразвучне детекције мора бити под углом не већим од 10 степен у односу на вертикални азимут сензора. ②Када се захтева да пречник снопа буде мали. Зато што је општи ултразвучни сноп пречника 0,76 цм када је удаљен 2 м од сензора. ③Прилике када су видљиве светлосне тачке потребне за калибрацију положаја. ④ ветровите прилике. ⑤ вакуум прилике. ⑥ Прилике у којима је температурни градијент велики. Јер у овом случају ће се променити брзина звука. ⑦ Прилике које захтевају брзу реакцију. Ласерски сензор удаљености може да реши детекцију свих горе наведених прилика.
