En artikel viser dig om laser, der spænder
2023-02-13
Ifølge Maims Consulting kom kort efter verdens første Ruby -laser ud i 1960, laserområdet med præcision med præcision, der spænder som hovedmålet blev født. Laser, der spænder * *, er blevet brugt i militæret i lang tid, og derefter med sin stærke anti-interferensevne og høj nøjagtighed har det spillet en enorm rolle på mange områder, såsom rumfart, opbygning af landmåling og kortlægning, vindkraftindustri, intelligent transport, industriel fremstilling og så videre.
Med den hurtige udvikling af industriel automatisering og maskinvision har laser, der spænder, vist sig at være en meget vigtig ikke-kontaktdetektionsmetode i mange anvendelser, såsom detektion, måling og kontrol. På samme tid, laser, som forudsætningen for avancerede teknologier, såsom laserhastighedsmåling, lasersporing, laser-tredimensionel billeddannelse og laserradar (LIDAR), får mere og mere opmærksomhed. Mimes Consulting vil fokusere på at introducere og diskutere flere aktuelle mainstream -laserområder.
1. Klassificering af laserområde -metoden
I henhold til det grundlæggende princip kan laserområder, der spænder, opdeles i to kategorier: Time of Flight (TOF) -metode og rumgeometri-metode, som vist i figur 1. Blandt dem inkluderer tid-of-flight-metoden direkte TOF-metode (pulstype) og indirekte TOF-metode (fasetype); Rumlige geometriske metoder inkluderer hovedsageligt triangulering og interferometri.
Puls -laser, der spænder, er en lige metode, som laserteknologi * * * er blevet brugt inden for undersøgelse og kortlægning i lang tid. Det opnår informationen om målafstand ved direkte at måle tidsintervallet mellem det udsendte lys og den modtagne lyspuls, som vist i figur 2. Den målte afstand kan udtrykkes som:
Hvor D er den målte afstand, er C hastigheden for lysformering i luften, og ∆ T er rund-returen for laserstråle fra emission til modtagelse.
Pulslaser har lille emissionsvinkel, relativt koncentreret energi i rummet og høj øjeblikkelig effekt. Disse egenskaber kan bruges til at fremstille forskellige mellemlange afstandslaserområdefindere, laserradarer osv. Imidlertid tæller puls-laserområdet, der tæller tiden mellem modtagelse og modtagelse af pulser gennem en højfrekvent urdrev, hvilket gør cyklussen for tællinguret til at være meget kortere end tiden mellem den sendende puls og den modtagende puls til at sikre tilstrækkelig præcisation, så dette er en række-metode, der ikke er passende til kortvarig måling.
På nuværende tidspunkt er pulserede laser, der spænder, vidt brugt i langdistance- og lav-nøjagtighedsundersøgelser, såsom topografiske og geomorfologiske undersøgelser, geologiske efterforskning, ingeniørbyggeri, som vist i figur 3.
3. fase laserområde - indirekte TOF -metode
Faselaserområder bruger frekvensen af radiobåndet til at modulere amplituden af laserstrålen og måle den faseforsinkelse, der genereres af moduleringslyset til en rundretur, og konverter derefter den afstand, der er repræsenteret ved faseforsinkelsen i henhold til bølgelængden af moduleringslyset. Denne metode måler indirekte tid ved at måle faseforskel, så den kaldes også indirekte TOF -metode.
Som vist i figur 4, hvis man antager, at den modulerede frekvens er F, er den modulerede bølgeform λ = C/ F, C lysets hastighed, og det målte faseskift af moduleret lysbølgesignal er ∆ φ ， derefter er runde-returen for laseren mellem målepunktet og målet beregnes ∆ t = ∆ φ/ 2 π f, så den målte afstand D er:
Når målafstanden D øges, kan værdien af faseforsinkelse imidlertid være større end en periode med sinusformet moduleret lysbølge, nemlig ∆ φ = 2 π (n+∆ N), N og ∆ N er integrerede og fraktionerede dele af cyklussen, så den målte afstand D er:
Hvor l = c/ 2f = λ/ 2 kaldes længden af den måle hersker, og længden af fasen kan betragtes som λ/ afstanden d måles med en lineal på 2. Afstanden kan opnås ved at bestemme N og ∆ N. den fraktionerede del ∆ n kan måles, men n er ikke en fast værdi, hvilket forårsager problemet med flere løsninger. For at løse dette problem er det nødvendigt at måle den samme afstand med modulerede lysbølgesignaler af flere frekvenser, som også kaldes linealfrekvensen i fase i området. Hvis den målte afstand er mindre end længden af linealen, n = 0, er opløsningsværdien * * *. Når nøjagtigheden af fasemåling er fast, jo lavere er frekvensen af den måle hersker, jo større er joinsketfejlen, som ikke er tilladt i højpræcision. Tværtimod, jo højere er hyppigheden af den valgte lineal, jo højere er måleenøjagtigheden, men N -værdien på dette tidspunkt vil være større end 1, og der er et problem med flere løsninger. For at løse denne modsigelse vælger i praktiske anvendelser normalt en lineal, der bestemmer instrumentets varierende nøjagtighed og adskillige hjælpestoffer, der bestemmer rækkevidden, der kaldes fin måleregler og grov måle hersker og kombinerer de to for at opnå høj-præcisionsmåling.
Målnøjagtigheden af faselaser, der spænder, kan nå (sub) millimeterniveau, og måleområdet er fra decimeter til kilometer, så det bruges i vid udstrækning i kort og mellemlang rækkevidde.
4. interferenslaser med flere bølgelængder.
Interferometrisk interval er en af de klassiske præcisionsmetoder. I henhold til interferensprincippet om lys overlapper to rækker med lys med fast faseforskel og med den samme frekvens den samme vibrationsretning eller en lille vinkel mellem vibrationsretningerne hinanden, som vil producere interferensfænomen.
Som vist i figur 6 er det skematiske diagram over det almindeligt anvendte Michelson -interferometer vist. Laseren, der udsendes af laseren, er opdelt i reflekteret lys S1 og transmitteret lys S2 gennem spektroskopet. De to bjælker reflekteres tilbage af henholdsvis det faste spejl M1 og det bevægelige spejl M2, og de to konvergerer ved spektroskopet for at danne en sammenhængende stråle. Så er den kombinerede bjælkeintensitet i:
Når afstand d = m λ (m er et heltal), den kombinerede bjælkeamplitude * *, lysintensitet * *, danner lyse striber; Når d = (2m+1) λ/ kl. I henhold til dette princip er interferometrisk laser, der spænder, at konvertere de lette og mørke interferens frynser fra fotoelektriske detektorer til elektriske signaler, der tælles med fotoelektriske tællere for at realisere måling af afstand og forskydning.
På grund af bølgelængden af laseren λ kan opløsningen af interferometrisk laser, der spænder, nå NM, og nøjagtigheden er meget høj. Imidlertid måler den traditionelle laserinterferometriske teknologi, der er nævnt ovenfor, kun den relative forskydning og kan ikke opnå målinformationen af målet. På samme tid, for at sikre nøjagtigheden af kontinuerlig måling, skal målet bevæge sig langs en fast guidebane, og den optiske sti kan ikke afbrydes. I henhold til interferensprincippet kan målingsteknologien kun opnå faseværdien i området fra 0 til 2 π, og i betragtning af laser-tur-returen er det ækvivalent til kun at måle λ/ hvis afstanden ændres inden for området 2, vil afstanden, der skal måles i et større område, være usikker, fordi 2 π-multipel af fasen ikke kan bestemmes. Denne λ/ 2 -rækkevidden omtales normalt som det entydige interval af laser * * afstandsmåling. Som følger:
Hvor D er den målte afstand, er M og ε det heltal og decimalordre af interferens frynser inkluderet i den målte afstand. Decimalordren kan opnås ved måling, mens M er en ubestemt værdi.
For at løse denne modsigelse vedtages metoden til interferens med flere bølgelængder normalt for at imødekomme kravene i høj opløsning og udvidelse af ikke-ambiguitetsområdet. Det grundlæggende princip for interferometri med flere bølgelængder er at bruge decimalens multiple metode og udvikle begrebet syntetisk bølgelængde på den.
Interferometrisk multi-bølgelængde (MWI) begyndte med det interferenseksperiment med dobbelt bølgelængde, der blev udført af amerikanske forskere Wyant og Polhemus i de tidlige 1970'ere. Denne metode bruger to lasere med forskellige bølgelængder λ 1 、 λ 2 Udfør interferensmåling for den ukendte afstand på samme tid og bringer den ind i den målte afstand d på ovenstående formel:
For at løse de to ligninger er der:
Hvor er den syntetiske ækvivalente bølgelængde, MS og ε S er henholdsvis λ s interferens frynse heltal og decimal rækkefølge.
Hvis den sammensatte bølgelængde betragtes som den intervalige bølgelængde, er faseinformationen, der svarer til den ukendte afstand, forskellen mellem de forskellige faser af de oprindelige to bølgelængder, så den ukendte afstand kan løses. Den ikke-ambiguitetsområde for afstandsmåling udvides til halvdelen af den syntetiske bølgelængde. Fra formlen skal den syntetiske bølgelængde være større end λ 1 og λ 2。
På samme måde, for at overveje måleområdet og nøjagtigheden, kan metoden videreudvikles med ideen om flere herskere. Laseren med flere bølgelængder kan bruges til at måle afstanden på samme tid til at generere sammensatte bølgelængder på flere niveauer af forskellige skalaer. Den lange syntetiske bølgelængde af * * * bruges til at opnå måleområdet * * *, og det opnåede afstandsmåling bruges som afstanden referenceværdi af den kortere syntetiske bølgelængde for at løse området målingsresultat af dette niveau af syntetisk bølgelængde, således at realisere området måling med stor rækkevidde og høj præcision ved anvendelse af den lille syntetiske bølgelængde af * * * og * * *.
Imidlertid kræver denne metode flere bølgelængder af laser, hvilket betyder, at der kræves flere laserkilder. I betragtning af at hver laserkilde har brug for sin egen laserfrekvensstabiliseringsenhed, og flere lasere har brug for optisk stråleblanding med høj præcision, vil strukturen af hele laser * * afstandsmålingssystemet relativt kompliceret, og systemets pålidelighed og nøjagtighed påvirkes uundgåeligt i en vis grad.
5. FM CW -laser i området
Frekvensmoduleret kontinuerlig bølge (FMCW) laserområde er en anden interferometrisk metode, der kan realisere * * * måling. Det kombinerer fordelene ved optisk interferometri og radiokorteknologi. Det grundlæggende princip for FMCW -måling er at realisere interferometri ved at modulere hyppigheden af laserstråle. Generelt ændres den laser, hvis hyppighed af udgangslaserstråle ændres med tiden som lyskilde, og Michelson -interferometeret bruges som den grundlæggende interferometriske optiske sti. Frekvensforskelinformationen genereres i henhold til den forskellige optiske sti for referencelyset og målelyset. Afstandsoplysningerne for de to bjælker kan opnås efter udtrækning af signalet og behandlingen, og måling af * * -afstanden kan realiseres.
Tag Sawtooth -modulation som et eksempel. Det er et sinussignal, hvis frekvens ændres lineært med tiden i en savtandform. Den øjeblikkelige frekvens af det målte lys og referencelyset ændres med tiden, som vist i figur 7.
Indstil hyppigheden af referencelyset som FT, frekvensen af målelyset som FR, moduleringsbåndbredden som ∆ f, moduleringsperioden som T, og afstanden som D. Målelyset vil have en tidsforsinkelse i forhold til referencelyset på grund af forskellige transmissionsstier som τ ， hvor FT ændrer sig med jævne mellemrum mellem F0 og FM i henhold til savtooth -bølge, derefter udtrykket af FT og FR er som følger:
Så er det genererede beat -signal FIF:
Så den målte afstand:
Den frekvensmodulerede kontinuerlige bølgelaser, der spænder, tager laser som bærer, og al miljømæssig interferens påvirker kun lysintensiteten af det målte signal, men ikke frekvensinformationen. Derfor kan det opnå høje nøjagtighed og stærk evne til at modstå miljømæssig lysinterferens, og nøjagtigheden kan nå mikronniveauet. Det er i øjeblikket et forskningshotspot i stor størrelse og høj præcision måleapplikationer. Imidlertid kræver denne målemetode høj stabilitet og linearitet af laserstrålefrekvensen, hvilket gør realiseringen af systemet mere kompleks, og måleområdet er begrænset af perioden T.
6. Triangular laser i området
Triangulær laser, der spænder, betyder, at lyskilden, den målte objektoverflade og det lette modtagende system danner en trekantet optisk sti sammen. Det lys, der udsendes af laserkilden, er fokuseret af den kollimerende linse og derefter hændelse på den målte objektoverflade. Det lette modtagende system modtager det spredte lys fra hændelsespunktet og billeder på den følsomme overflade af den fotoelektriske detektor. Det er en målemetode til at måle den bevægelige afstand af den målte objektoverflade gennem forskydning af lyspunktet på billedoverfladen.
I henhold til vinkelforholdet mellem den hændelseslaserstråle og den normale linje på den målte objektoverflade er der generelt to områder, der spænder: skråt og direkte, som vist i figur 8. Generelt er den direkte lasertrianguleringsmetode enklere i geometrisk algoritme end den skrå lasertrekantningsmetode, og fejlen er relativt lille, og lydstyrken kan designes til at være mere kompakt og kompakt. I industrien bruges ofte den direkte laserområde -metode.
Compared with phase laser ranging and frequency modulated continuous wave laser ranging, triangulation laser ranging has many advantages, such as simple structure, fast testing speed, flexible and convenient use, low cost, etc. However, the accuracy of triangulation laser ranging will gradually deteriorate with the increase of distance, and since in the laser triangulation system, the photoelectric detector receives the scattered light from the Måloverflade, der skal måles, denne interval af metoden er generelt egnet til indendørs tæt arbejde, den er ikke egnet til at arbejde i udendørs eller indendørs stærk lys baggrund. Derfor er anvendelsesområdet for trianguleringslaser, der spænder, hovedsageligt lille forskydningsmåling, som er vidt brugt til måling af objektoverfladekontur, bredde, tykkelse og andre mængder, såsom kropsmodeloverfladedesign, laserskæring, fejende robot osv. I bilindustrien.
Med den hurtige udvikling af industriel automatisering og maskinvision har laser, der spænder, vist sig at være en meget vigtig ikke-kontaktdetektionsmetode i mange anvendelser, såsom detektion, måling og kontrol. På samme tid, laser, som forudsætningen for avancerede teknologier, såsom laserhastighedsmåling, lasersporing, laser-tredimensionel billeddannelse og laserradar (LIDAR), får mere og mere opmærksomhed. Mimes Consulting vil fokusere på at introducere og diskutere flere aktuelle mainstream -laserområder.
1. Klassificering af laserområde -metoden
I henhold til det grundlæggende princip kan laserområder, der spænder, opdeles i to kategorier: Time of Flight (TOF) -metode og rumgeometri-metode, som vist i figur 1. Blandt dem inkluderer tid-of-flight-metoden direkte TOF-metode (pulstype) og indirekte TOF-metode (fasetype); Rumlige geometriske metoder inkluderer hovedsageligt triangulering og interferometri.
2. Puls -laserområde - Direkte TOF -metode
Puls -laser, der spænder, er en lige metode, som laserteknologi * * * er blevet brugt inden for undersøgelse og kortlægning i lang tid. Det opnår informationen om målafstand ved direkte at måle tidsintervallet mellem det udsendte lys og den modtagne lyspuls, som vist i figur 2. Den målte afstand kan udtrykkes som:
Hvor D er den målte afstand, er C hastigheden for lysformering i luften, og ∆ T er rund-returen for laserstråle fra emission til modtagelse.
Pulslaser har lille emissionsvinkel, relativt koncentreret energi i rummet og høj øjeblikkelig effekt. Disse egenskaber kan bruges til at fremstille forskellige mellemlange afstandslaserområdefindere, laserradarer osv. Imidlertid tæller puls-laserområdet, der tæller tiden mellem modtagelse og modtagelse af pulser gennem en højfrekvent urdrev, hvilket gør cyklussen for tællinguret til at være meget kortere end tiden mellem den sendende puls og den modtagende puls til at sikre tilstrækkelig præcisation, så dette er en række-metode, der ikke er passende til kortvarig måling.
På nuværende tidspunkt er pulserede laser, der spænder, vidt brugt i langdistance- og lav-nøjagtighedsundersøgelser, såsom topografiske og geomorfologiske undersøgelser, geologiske efterforskning, ingeniørbyggeri, som vist i figur 3.
3. fase laserområde - indirekte TOF -metode
Faselaserområder bruger frekvensen af radiobåndet til at modulere amplituden af laserstrålen og måle den faseforsinkelse, der genereres af moduleringslyset til en rundretur, og konverter derefter den afstand, der er repræsenteret ved faseforsinkelsen i henhold til bølgelængden af moduleringslyset. Denne metode måler indirekte tid ved at måle faseforskel, så den kaldes også indirekte TOF -metode.
Som vist i figur 4, hvis man antager, at den modulerede frekvens er F, er den modulerede bølgeform λ = C/ F, C lysets hastighed, og det målte faseskift af moduleret lysbølgesignal er ∆ φ ， derefter er runde-returen for laseren mellem målepunktet og målet beregnes ∆ t = ∆ φ/ 2 π f, så den målte afstand D er:
Når målafstanden D øges, kan værdien af faseforsinkelse imidlertid være større end en periode med sinusformet moduleret lysbølge, nemlig ∆ φ = 2 π (n+∆ N), N og ∆ N er integrerede og fraktionerede dele af cyklussen, så den målte afstand D er:
Hvor l = c/ 2f = λ/ 2 kaldes længden af den måle hersker, og længden af fasen kan betragtes som λ/ afstanden d måles med en lineal på 2. Afstanden kan opnås ved at bestemme N og ∆ N. den fraktionerede del ∆ n kan måles, men n er ikke en fast værdi, hvilket forårsager problemet med flere løsninger. For at løse dette problem er det nødvendigt at måle den samme afstand med modulerede lysbølgesignaler af flere frekvenser, som også kaldes linealfrekvensen i fase i området. Hvis den målte afstand er mindre end længden af linealen, n = 0, er opløsningsværdien * * *. Når nøjagtigheden af fasemåling er fast, jo lavere er frekvensen af den måle hersker, jo større er joinsketfejlen, som ikke er tilladt i højpræcision. Tværtimod, jo højere er hyppigheden af den valgte lineal, jo højere er måleenøjagtigheden, men N -værdien på dette tidspunkt vil være større end 1, og der er et problem med flere løsninger. For at løse denne modsigelse vælger i praktiske anvendelser normalt en lineal, der bestemmer instrumentets varierende nøjagtighed og adskillige hjælpestoffer, der bestemmer rækkevidden, der kaldes fin måleregler og grov måle hersker og kombinerer de to for at opnå høj-præcisionsmåling.
Målnøjagtigheden af faselaser, der spænder, kan nå (sub) millimeterniveau, og måleområdet er fra decimeter til kilometer, så det bruges i vid udstrækning i kort og mellemlang rækkevidde.
4. interferenslaser med flere bølgelængder.
Interferometrisk interval er en af de klassiske præcisionsmetoder. I henhold til interferensprincippet om lys overlapper to rækker med lys med fast faseforskel og med den samme frekvens den samme vibrationsretning eller en lille vinkel mellem vibrationsretningerne hinanden, som vil producere interferensfænomen.
Som vist i figur 6 er det skematiske diagram over det almindeligt anvendte Michelson -interferometer vist. Laseren, der udsendes af laseren, er opdelt i reflekteret lys S1 og transmitteret lys S2 gennem spektroskopet. De to bjælker reflekteres tilbage af henholdsvis det faste spejl M1 og det bevægelige spejl M2, og de to konvergerer ved spektroskopet for at danne en sammenhængende stråle. Så er den kombinerede bjælkeintensitet i:
Når afstand d = m λ (m er et heltal), den kombinerede bjælkeamplitude * *, lysintensitet * *, danner lyse striber; Når d = (2m+1) λ/ kl. I henhold til dette princip er interferometrisk laser, der spænder, at konvertere de lette og mørke interferens frynser fra fotoelektriske detektorer til elektriske signaler, der tælles med fotoelektriske tællere for at realisere måling af afstand og forskydning.
På grund af bølgelængden af laseren λ kan opløsningen af interferometrisk laser, der spænder, nå NM, og nøjagtigheden er meget høj. Imidlertid måler den traditionelle laserinterferometriske teknologi, der er nævnt ovenfor, kun den relative forskydning og kan ikke opnå målinformationen af målet. På samme tid, for at sikre nøjagtigheden af kontinuerlig måling, skal målet bevæge sig langs en fast guidebane, og den optiske sti kan ikke afbrydes. I henhold til interferensprincippet kan målingsteknologien kun opnå faseværdien i området fra 0 til 2 π, og i betragtning af laser-tur-returen er det ækvivalent til kun at måle λ/ hvis afstanden ændres inden for området 2, vil afstanden, der skal måles i et større område, være usikker, fordi 2 π-multipel af fasen ikke kan bestemmes. Denne λ/ 2 -rækkevidden omtales normalt som det entydige interval af laser * * afstandsmåling. Som følger:
Hvor D er den målte afstand, er M og ε det heltal og decimalordre af interferens frynser inkluderet i den målte afstand. Decimalordren kan opnås ved måling, mens M er en ubestemt værdi.
For at løse denne modsigelse vedtages metoden til interferens med flere bølgelængder normalt for at imødekomme kravene i høj opløsning og udvidelse af ikke-ambiguitetsområdet. Det grundlæggende princip for interferometri med flere bølgelængder er at bruge decimalens multiple metode og udvikle begrebet syntetisk bølgelængde på den.
Interferometrisk multi-bølgelængde (MWI) begyndte med det interferenseksperiment med dobbelt bølgelængde, der blev udført af amerikanske forskere Wyant og Polhemus i de tidlige 1970'ere. Denne metode bruger to lasere med forskellige bølgelængder λ 1 、 λ 2 Udfør interferensmåling for den ukendte afstand på samme tid og bringer den ind i den målte afstand d på ovenstående formel:
For at løse de to ligninger er der:
Hvor er den syntetiske ækvivalente bølgelængde, MS og ε S er henholdsvis λ s interferens frynse heltal og decimal rækkefølge.
Hvis den sammensatte bølgelængde betragtes som den intervalige bølgelængde, er faseinformationen, der svarer til den ukendte afstand, forskellen mellem de forskellige faser af de oprindelige to bølgelængder, så den ukendte afstand kan løses. Den ikke-ambiguitetsområde for afstandsmåling udvides til halvdelen af den syntetiske bølgelængde. Fra formlen skal den syntetiske bølgelængde være større end λ 1 og λ 2。
På samme måde, for at overveje måleområdet og nøjagtigheden, kan metoden videreudvikles med ideen om flere herskere. Laseren med flere bølgelængder kan bruges til at måle afstanden på samme tid til at generere sammensatte bølgelængder på flere niveauer af forskellige skalaer. Den lange syntetiske bølgelængde af * * * bruges til at opnå måleområdet * * *, og det opnåede afstandsmåling bruges som afstanden referenceværdi af den kortere syntetiske bølgelængde for at løse området målingsresultat af dette niveau af syntetisk bølgelængde, således at realisere området måling med stor rækkevidde og høj præcision ved anvendelse af den lille syntetiske bølgelængde af * * * og * * *.
Imidlertid kræver denne metode flere bølgelængder af laser, hvilket betyder, at der kræves flere laserkilder. I betragtning af at hver laserkilde har brug for sin egen laserfrekvensstabiliseringsenhed, og flere lasere har brug for optisk stråleblanding med høj præcision, vil strukturen af hele laser * * afstandsmålingssystemet relativt kompliceret, og systemets pålidelighed og nøjagtighed påvirkes uundgåeligt i en vis grad.
5. FM CW -laser i området
Frekvensmoduleret kontinuerlig bølge (FMCW) laserområde er en anden interferometrisk metode, der kan realisere * * * måling. Det kombinerer fordelene ved optisk interferometri og radiokorteknologi. Det grundlæggende princip for FMCW -måling er at realisere interferometri ved at modulere hyppigheden af laserstråle. Generelt ændres den laser, hvis hyppighed af udgangslaserstråle ændres med tiden som lyskilde, og Michelson -interferometeret bruges som den grundlæggende interferometriske optiske sti. Frekvensforskelinformationen genereres i henhold til den forskellige optiske sti for referencelyset og målelyset. Afstandsoplysningerne for de to bjælker kan opnås efter udtrækning af signalet og behandlingen, og måling af * * -afstanden kan realiseres.
Tag Sawtooth -modulation som et eksempel. Det er et sinussignal, hvis frekvens ændres lineært med tiden i en savtandform. Den øjeblikkelige frekvens af det målte lys og referencelyset ændres med tiden, som vist i figur 7.
Indstil hyppigheden af referencelyset som FT, frekvensen af målelyset som FR, moduleringsbåndbredden som ∆ f, moduleringsperioden som T, og afstanden som D. Målelyset vil have en tidsforsinkelse i forhold til referencelyset på grund af forskellige transmissionsstier som τ ， hvor FT ændrer sig med jævne mellemrum mellem F0 og FM i henhold til savtooth -bølge, derefter udtrykket af FT og FR er som følger:
Så er det genererede beat -signal FIF:
Så den målte afstand:
Den frekvensmodulerede kontinuerlige bølgelaser, der spænder, tager laser som bærer, og al miljømæssig interferens påvirker kun lysintensiteten af det målte signal, men ikke frekvensinformationen. Derfor kan det opnå høje nøjagtighed og stærk evne til at modstå miljømæssig lysinterferens, og nøjagtigheden kan nå mikronniveauet. Det er i øjeblikket et forskningshotspot i stor størrelse og høj præcision måleapplikationer. Imidlertid kræver denne målemetode høj stabilitet og linearitet af laserstrålefrekvensen, hvilket gør realiseringen af systemet mere kompleks, og måleområdet er begrænset af perioden T.
6. Triangular laser i området
Triangulær laser, der spænder, betyder, at lyskilden, den målte objektoverflade og det lette modtagende system danner en trekantet optisk sti sammen. Det lys, der udsendes af laserkilden, er fokuseret af den kollimerende linse og derefter hændelse på den målte objektoverflade. Det lette modtagende system modtager det spredte lys fra hændelsespunktet og billeder på den følsomme overflade af den fotoelektriske detektor. Det er en målemetode til at måle den bevægelige afstand af den målte objektoverflade gennem forskydning af lyspunktet på billedoverfladen.
I henhold til vinkelforholdet mellem den hændelseslaserstråle og den normale linje på den målte objektoverflade er der generelt to områder, der spænder: skråt og direkte, som vist i figur 8. Generelt er den direkte lasertrianguleringsmetode enklere i geometrisk algoritme end den skrå lasertrekantningsmetode, og fejlen er relativt lille, og lydstyrken kan designes til at være mere kompakt og kompakt. I industrien bruges ofte den direkte laserområde -metode.
Compared with phase laser ranging and frequency modulated continuous wave laser ranging, triangulation laser ranging has many advantages, such as simple structure, fast testing speed, flexible and convenient use, low cost, etc. However, the accuracy of triangulation laser ranging will gradually deteriorate with the increase of distance, and since in the laser triangulation system, the photoelectric detector receives the scattered light from the Måloverflade, der skal måles, denne interval af metoden er generelt egnet til indendørs tæt arbejde, den er ikke egnet til at arbejde i udendørs eller indendørs stærk lys baggrund. Derfor er anvendelsesområdet for trianguleringslaser, der spænder, hovedsageligt lille forskydningsmåling, som er vidt brugt til måling af objektoverfladekontur, bredde, tykkelse og andre mængder, såsom kropsmodeloverfladedesign, laserskæring, fejende robot osv. I bilindustrien.
