激光测距传感器的设计与研制

激光测距传感器的设计与研制

仪表技术与传感器

1996

年

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激光测距传感器的设计与研制邢武王国泰

葛运建合肥市2 30 0 6 1

中科院合肥智能机械研究所

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【利用三角浏距原理成功地研制了一套激光 . l距传感器来统精度为 m摘要】0.

,

5%以、

上分辫率为、

,

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S

,

可输出模拟和数字童.

。

本文介绍了该来统原

理结构设计及指标并给出了部分实验结果

叙词三角法测距

:

激光传感器

P SD

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近年来光电检测技术已成为自动化技

,

术领域的一个热点

.

在工业自动检测及机器.

人系统中应用十分活跃

激光测距传感器就、、

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二I

P

层层

是利用光电技术对距离进行非接触测量的一

种新型传感器,

。

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它具有测量速度快精度高、。

抗干扰能力强测量点小适用范田广等独特优点并越来越受到国内外的重视层、

、

——图 l

/2

L

光电流几

I:+ I:

一维 P SD结今勺示意图

一

、

N

PSD

器件,

表面层和

I

中问层构成其中,

,

P

层是一,

个均匀一致的阻抗层并在两端设有输出电

在激光测距传感器研制中我们使用 T一

种新型半导体光电敏感器件位敏检测器.

极

。

PSD

工作原理是基于横向光电效应当,,

一束光入射到 P S D表面时将在 P S D表面

件 (简称CC D

Ps D )

。

pSD,

器件与电荷 f l l合器件,,

形成一个光斑并在光斑位置产生一个与光能量成正比的光生电荷当 P S D公共端加上电压后将形成光电流12,,

有着本质不同它属于非离散型器件、、、

其输出电流随光点不同而连续变化并具有

I

。

。

I。

被.

P

层分为

I:

、

体积小灵敏度高噪音低分辨率高响应速度快价格低等优点所示.、。

、

两部分输出X,

,

I

`

、

I:

与光斑中心位置到输出由于P

一维 PS

D

结构如图.

1

电极

:

、

X

:

问的阻值成反比,

层是匀

它是一个 I P

N

二极管结构

山P表面

质的因此电极输出的光电流与光斑中心位

激光测距传感器的设计与研制

第

期S

仪表技术与传感器中心位被测量位置量与入射光强度无关、 ..

置到电极间的距离成反比假如

.

置为零点则,`: 1

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少

二激光测距基本原理及系统结构我们采用的是激光三角法测距其基本,

原理基于平面三角几何( 3),

.

其方法是让一束激

I。~

光经发射透镜准直后照射到被测物体表面上由物体表面散射的光线通过接收透镜会聚到高分辨率的位敏器件 P S D上形成一个,

式中

XL

由(x二

1

—— ) (、.

光斑中心位置对零点的偏移P S D两电极间距离、

2)

( 3 )可得

:

光斑光斑的中心位置由传感器与被测物体之间的距离决定而(4)I,、

,

,

二2

1:一,

入,

PSD

输出的电信号准确

1十 I,

地反映了传感器与被测物体之间的距离信

通过 (4 )式便可由输出电流

I

:

计算

息

.

激光三角法测距分直射光三角法和斜射.

出光斑的中心位置 X

,

进而可检测出相关的

光三角法 (如图 2 )

由于直射光三角法与斜

困,,

艺

(a )车于法牛月

激尤三角法浏距原理图 ( b)直』于法

射光三角法相比光斑较小光强集中不会因传感器与被测物体表面不垂直而扩大光照面上的亮斑对于被测面较粗糙处于振动和左,,

理电路激光驱动电路为激光器提供恒定的.

,

、

无浪涌的驱动电流信号处理电路对传感头

输出信号进行解韧运

算处理最后放大输出此外信号处理电路还具有自动控制监.,、

,

,

右倾斜不定的物体受干扰引起的误差较小,,

,

。

另外直射法的传感头在结构上也易做得小而紧凑。

视等功能

。

因此我们采用直射法,

,

.

在图 Z b中从激光器发射出来的激光通过 …… 此处隐藏：1982字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……