激光检测技术在当今应用十分广泛,今天的这篇文章为大家盘点一下各种激光检测技术应用。
激光测距、激光测振、激光测速、激光散斑测量、激光准直、激光全息、激光扫描、激光跟踪、激光光谱分析等都显示了激光测量的巨大优越性。激光外差干涉是纳米测量的重要技术。激光测量是一种非接触式测量,不影响被测物体的运动,精度高、测量范围大、检测时间短,具有很高的空间分辨率。下面我们为大家来详解一下各种激光检测技术应用!
激光测距
激光测距是以激光器作为光源进行测距。根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。
氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态,用于相位式激光测距;双异质砷化镓半导体激光器,用于红外测距;红宝石、钕玻璃等固体激光器,用于脉冲式激光测距。
激光测距仪由于激光的单色性好、方向性强等特点,加上电子线路半导体化集成化,与光电测距仪相比,不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度。
激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间。
光速和往返时间的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 10厘米左右。另外,此类测距仪的测量盲区一般是1米左右。
激光测距是光波测距中的一种测距方式,如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t,则A、B两点间距离D可用下列表示。
D=ct/2
式中:
D——测站点A、B两点间距离;
c——速度;
t——光往返A、B一次所需的时间。
由上式可知,要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。典型的是WILD的DI-3000、真尚有的LDM30X 。
需要注意,测相并不是测量红外或者激光的相位,而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。建筑行业有一种手持式的激光测距仪,用于房屋测量,其工作原理与此相同。
通常精密测距需要全反射棱镜配合,而房屋量测用的测距仪,直接以光滑的墙面反射测量,主要是因为距离比较近,光反射回来的信号强度够大。与此可以知道,一定要垂直,否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。
通常也是可以的,实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。激光测距仪精度可达到1毫米误差,适合各种高精度测量用途。
激光测振
激光测振与人类的生产生活是息息相关的,在材料探伤、机械系统的故障诊断、噪声消除、结构件的动态特性分析及振动的有限元计算结果验证等方面广泛应用。
此项测量技术方法促使人类的生产生活质量向着更好更完善的方向发展,随着激光振动测量技术的成熟与完善,高精度、高效率、低成本的测量方案必将实现并走向成熟。
激光测振仪具有数字化集成一体化结构,0.01%高分辨率,0.1%高线性度,9.4KHz高响应、IP67高防护等级和可同步等高性能。工作温度范围宽,特别适用于工业环境高精度测量。
用普通振动仪就很难对所需要测量的齿轮进行准确定位和测量,而使用激光射线方式,可以在很大距离范围内测量处在各种位置齿轮,不受距离、空间、湿度的影响。
测量的结果可以通过软件数据处理,直接和振动烈度标准、频率标准进行对比判读,大大方便测量工作人员作业。和普通振动测量仪不同,不仅可以测量齿轮的振动程度和频率,还可以测量作业中的齿轮的轮廓,从而检测齿轮的损耗程度,对齿轮性能、安全进行评估,使用软件算法对齿轮耗损程度作出智能判断和报警输出。
检测过程不需要拆卸、接触等麻烦工序,大大方便机械检验工作,提高效率。使用所检测出齿轮轮廓线,图像还可以进行在线显示并保存。
可以实现对电机的振动幅值、频率测量。使用激光进行非接触式测量,记录被测体在振动过程中的运动轨迹,并用最大值减去最小值得到振幅。
当振幅超过界定值时,可通过软件设置输出报警信号。采样频率高,能精确还原被测体运动轨迹并通过图像显示出来。
传统振动测量仪都会收电机和机械振动带来的影响,测量系统使用各种滤波器,使测量结果更加稳定准确。还可以测量高频振动加速度峰值和平均值,测量低频振动速度有效值。
激光测速
激光测速(measurement of velocity by laser)是测量移动物体反射回来的光的频率由于多普勒(Doppler)效应发生的偏离,在被测物体是热的或者是易碎的不能用接触法时,这种方法是很有用的,已用此法测出轧钢机中炽热钢坯的移动速度。
激光测速就是能通过激光对物体运行速度的测量,它是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距,取得在该一时段内被测物体的移动距离,从而得到该被测物体的移动速度。同时它也是一种新型的测速测量技术。
随着科技的发展,传统的测量设备已不能满足现状的需求,已渐渐地被淘汰,而激光测速传感器已被广泛使用,它在很多领域中测量有着重要意义。
ZLS-C50激光测速传感器和ZLS-Px激光测速传感器是特别定制高精度的两款激光测速传感器,同时也是国内常用的两款高精度激光测速传感器。并且它们通过与计算机连接,可对被测物进行自动化、智能化的测量控制,这也是现在测量技术与计算机技术相结合的产物。
激光测速传感器应用很广泛,它可应用在生产设备,特种机车,风力发电等。比如板材、管材在线切割,电缆或砂纸速度测量等;由于它们是无接触测量,测量敏感或无法触摸的物体非常适合,如绒布、毛皮等纺织品、涂层或粘胶表面、泡沫橡胶表面物体的测速;还有金属加工业如测量钢铁的速度、双抽速度测量、涂装工艺的控制等。
激光扫描
利用激光测距和角度自动记录装置真实再现被测物体色彩和三维立体景观的测量系统。可在三维地形测量、考古与文物保护、改建工程设计和变形监测等领域应用中快速获取真三维数字模型,利用相关软件可获得各种数据和图形。
激光扫描器是一种光学距离传感器,用于危险区域的灵活防护,通过出入控制,实现访问保护等。它扫描方式有单线扫描、光栅式扫描和全角度扫描三种方式。
当用户触动电源开关或相应的设备使扫描器通电后,VLD发出红光激光束、穿过扩束透镜被扩束,射到可摆动的反射镜表面反射到条码上形成一个激光点。
当反射镜摆动时,根据光学反射原理条码上的激光点位置发生变化、反射镜连续摆动,那么会在条码上看到一条红色的激光线,这是视觉暂留现象所致。
条码的表面较粗糙,照在条码上的激光点发生反射,条和空的反射强度是不同的,漫反射的光射到反射镜上,再由反射镜反射向集光器,由集光器集光,由滤光镜滤掉杂散自然光射入光敏二极管,产生光电感应信号,再经放大,整形译码,变成有用信息,传输到主机中。
激光跟踪
以激光照射运动目标,根据从目标反射回来的激光信号与测量系统光轴的偏离角,控制测量系统指向目标方向的技术。激光跟踪系统通常由激光照明器、激光探测器、信息处理系统和随动系统组成。
激光跟踪是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术,对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。
它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点,适合于大尺寸工件配装测量。
近年来,激光跟踪测量系统的应用领域在不断扩大,很多公司都相继推出了各自品牌的激光跟踪仪,但所有的激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头(跟踪仪)、控制器、用户计算机、反射器(靶镜)及测量附件等组成的。
激光跟踪仪的实质是一台能激光干涉测距和自动跟踪测角测距的全站仪,区别之处在于它没有望远镜,跟踪头的激光束、旋转镜和旋转轴构成了激光跟踪仪的三个轴,三轴相交的中心是测量坐标系的原点。
激光光谱分析
激光光谱是以激光为光源的光谱技术。与普通光源相比,激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点,是用来研究光与物质的相互作用,从而辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。
激光的出现使原有的光谱技术在灵敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能获得强度极高、脉冲宽度极窄的激光,对多光子过程、非线性光化学过程以及分子被激发后的弛豫过程的观察成为可能,并分别发展成为新的光谱技术。
激光光谱学已成为与物理学、化学、生物学及材料科学等密切相关的研究领域。
可调(谐)激光光源实际上是一台可调谐激光器,又称波长可变激光器或调频激光器。它所发出的激光,波长可连续改变,是理想的光谱研究用光源。
可调激光器分为连续波和脉冲两种,脉冲激光的单色性比一般光源好,但其线宽不能低于脉宽的倒数值,分辨率较低。用连续波激光器作光源时,分辨率可达到10-9(线宽<1兆赫)。
激光光谱分析方法是用激光作为光源的光谱分析法。方法快速简便,在矿物、冶金、材料以至生物、医学等领域均得到了应用。
激光散斑测量
光在散射体表面的漫反射或通过一个透明散射体(如毛玻璃)时,在散射表面或附近的光场中可以观察到一种无规分布的亮暗斑点,这种斑点称为激光散斑。
激光散斑是由无规散射体被相干光照射产生的,因此是一种随机过程。要研究它必须使用概率统计的方法。通过统计方法的研究,可以认识到散斑的强度分布、对比度和散斑运动规律等特点。
最重要的特点就是,这种散斑具有高度的随机性,而且随着距离的不同会出现不同的图案,也就是说,在同一空间中任何两个地方的散斑图案都不相同。
只要在空间中打上这样的结构光然后加以记忆就让整个空间都像是被做了标记,然后把一个物体放入这个空间后只需要从物体的散斑图案变化就可以知道这个物体的具体位置。
用散斑的对比度测量反射表面的粗糙度;利用散斑的动态情况测量物体运动的速度;利用散斑进行光学信息处理,甚至利用散斑验光等。
激光在成像领域极具潜力。但“光斑”问题却一直困扰着人们:当传统激光器被用于成像时,由于高空间相干性,会产生大量随机的斑点或颗粒状的图案,严重影响成像效果。
一种能够避免这种失真的方法是使用LED光源。但问题是,对高速成像而言,LED光源的亮度并不够。