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长距激光测距传感器的工作原理


长距激光测距传感器的工作原理主要有脉冲法和相位法两种,具体如下:

脉冲法

激光发射:传感器内部的激光发射器,如激光二极管,产生高能量密度的激光脉冲。这些激光脉冲具有极短的持续时间和高功率,以确保能够在长距离传输后仍有足够的能量被接收。

激光传播与反射:激光脉冲以光速在空气中或其他介质中沿直线传播,遇到目标物体后,在目标物体表面发生反射和散射。反射光会向各个方向散射,其中一部分散射光会朝着传感器的方向返回。

激光接收:传感器的接收器采用高灵敏度的光电探测器,如雪崩光电二极管,负责捕获返回的散射光。雪崩光电二极管能够将接收到的极其微弱的光信号转换为电信号。

时间测量与距离计算:信号处理电路会精确记录激光脉冲从发射到接收所经历的时间。根据光速恒定的原理,利用公式


,即可计算出传感器与目标物体之间的距离。因为激光往返了传感器与目标之间的距离,所以要除以 2。

相位法

激光发射与相位调制:激光发射器发射出一束具有特定频率的激光束。在发射过程中,传感器会对激光进行相位调制,即在激光束上加上一个随时间变化的相位信号。

激光传播与反射:调制后的激光束射向目标物体,在目标表面反射后返回传感器。

相位检测与比较:接收器接收到反射回来的激光后,传感器会检测反射激光的相位信息,并将其与原始发射激光的相位信息进行比较,得到相位差。

距离计算:由于激光的波长是已知的,根据相位差与波长的关系以及光速,可以计算出激光束往返目标物体所需的时间,进而通过公式

算出目标物体与传感器之间的距离。


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