一直以來,傳感器都是大家的關(guān)注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在,小編將為大家?guī)?a href="/tags/激光傳感器" target="_blank">激光傳感器的相關(guān)介紹,詳細內(nèi)容請看下文。
一、激光傳感器原理
激光傳感器是利用激光技術(shù)進行測量的傳感器。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)點是能實現(xiàn)無接觸遠距離測量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強等。
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,并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產(chǎn)生大的受激輻射光,簡稱激光。
激光傳感器工作時,先由激光發(fā)射二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標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)化為相應的電信號?!〕R姷氖羌す鉁y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)歷的時間,即可測定目標距離。激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間,因為光速太快。
例如,光速約為3*10^8m/s,要想使分辨率達到1mm,則傳輸時間測距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時間:
0.001m/(3*10^8m/s)=3ps
要分辨出3ps的時間,這是對電子技術(shù)提出的過高要求,實現(xiàn)起來造價太高。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)計學原理,即平均法則實現(xiàn)了1mm的分辨率,并且能保證響應速度。
二、激光傳感器發(fā)展前景
2008年全球傳感器市場容量為506億美元,東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū),而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。真尚有公司等世界高端傳感器制造商開始進入中國大陸,并且設立了技術(shù)開發(fā)部門。就世界范圍而言,傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場,占第二位的是過程控制市場,看好通訊市場前景。
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)模最大,分別占到整個傳感器市場的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年復合年增長率預計會超過25%。
全球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,傳感器領域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提高,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。在高端技術(shù)傳感器領域,真尚有等國際傳感器巨頭也已經(jīng)進入國內(nèi)市場,并直接在中國設立技術(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)與市場份額的擴大。
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