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BALLUFF傳感器，巴魯夫傳感器，德國BALLUFF傳感器
BALLUFF傳感器原理與應(yīng)用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。激光和激光器—— 它激光和激光器——激光是 20 世紀 60 年代出現(xiàn)的重大的科學(xué)技術(shù)成就之一。 —— 發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于國防、、醫(yī)學(xué)和非電測量等各方面。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(dāng)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受激發(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)生強大的受激輻射光，簡稱激光。激光具有 3 個重要特性：（1）高方向性（即高定向性，光速發(fā)散角?。す馐趲坠锿獾臄U展范圍不過幾厘米；（2）高單色性，激光的頻率寬度比普通光小 10 倍以上；（3）高亮度，利用激光束會聚可產(chǎn)生達幾百萬度的溫度。激光器按工作物質(zhì)可分為 4 種：（1）固體激光器：它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即 YAG 激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同，特點是小而堅固、功率高，釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率的器件，已達到數(shù) 十兆瓦。（2）氣體激光器：它的工作物質(zhì)為氣體。現(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器，其形狀如普通放電管，特點是輸出穩(wěn)定，單色性好,壽命長,但功率較小，轉(zhuǎn)換效率較低。（3）液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無機液體激光器和有機染料激光器，其中重要的是有機染料激光器，它的特點是波長連續(xù)可調(diào)。 BALLUFF傳感器，巴魯夫傳感器，德國BALLUFF傳感器
（4）半導(dǎo)體激光器：它是較年輕的一種激光器，其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，適宜于在飛機、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶?？芍瞥蓽y距儀和瞄準器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。應(yīng)用——利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現(xiàn)無接觸遠距離測量。激光傳感器常用于長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監(jiān)測等。激光測長—— 激光測長—— 精密測量長度是精密機械制造工業(yè)和光學(xué)加工工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。現(xiàn)代長度計量多是利用光波的干涉現(xiàn)象來進行的，其精度主要取決于光的單色性的好壞。激光是理想的光源，它比以往好的單色光源（氪-86 燈）還純 10 萬倍。因此激光測長的量程大、精度高。由光學(xué)原理可知單色光的可測長度 L 與波長 λ 和譜線寬度 δ 之間的關(guān)系是 L=λ2/δ。用氪－86 燈可測長度為 38.5 厘米，對于較長物體就需分段測量而使精度降低。若用氦氖氣體激光器，則可測幾十公里。一般測量數(shù)米之內(nèi)的長度，其精度可達 0.1 微米。激光測距—— 激光測距—— 它的原理與無線電雷達相同，將激光對準目標發(fā)射出去后，測量它的往返時間，再乘以光速即得到往返距離。由于激光具有高方向性、高單色性和高功率等優(yōu)點，這些對于測遠距離、判定目標方位、提高接收系統(tǒng)的信噪比、保證測量精度等都是很關(guān)鍵的，因此激光測距儀日益受到重視。在激光測距儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來的激光雷達不僅能測距，而且還可以測目標方位、運運速度和加速度等，已成功地用于人造衛(wèi)星的測距和跟蹤，例如采用紅寶石激光器的激光雷達，測距范圍為 500～2000 公里,誤差僅幾米。目前常采用紅寶石激光器、釹玻璃激光器、二氧化碳激光器以及砷化鎵激光器作為激光測距儀的光源。激光測厚—— 激光測厚—— 利用三角測距原理，上位于 C 型架的上、下方分割有一個精密激光測距傳感器，由激光器發(fā)射出的調(diào)制激光打到被測物的表面，通過對線陣 CCD 的信號進行采樣處理，線陣 CCD 攝像機在控制電路的控制下同步得到被測物到 C 型架之間的距離，通過傳感器反饋的數(shù)據(jù)來計算中間被測物的厚度。由于檢測是連續(xù)進行的，因此就可以得到被測物的連續(xù)動態(tài)厚度值。影響激光測厚精度的安裝因素：和其它傳感器測厚一樣，要實現(xiàn)精密測厚需要注意以下條件，否則再好的傳感器也測不準。精密測厚，選精密激光位移傳感器很重要，但如果兩個傳感器不能同步工作，安裝不同軸，則根本測不準：（1）單激光位移傳感器測厚被測體放在測量平臺上，測量出傳感器到平臺表面距離，然后再測出傳感器到被測體表面間距，經(jīng)計算后測出厚度。要求被測體與測量平臺之間無氣隙，被測體無翹起。這些嚴格要求只有在離線情況能實現(xiàn)。（2）雙激光位移傳感器測厚在被測體上方和下方各安裝一個激光位移傳感器，被測體厚度 D=C-(A+B)。其中， C 是兩個傳感器之間距離，A 是上面?zhèn)鞲衅鞯奖粶y體之間距離，B 是下面?zhèn)鞲衅?到被測體之間距離。在線厚度測量用這種方法優(yōu)點是可消除被測體振動對測量結(jié) 果的影響。但同時對傳感器安裝和性能有要求。保證測量準確性的條件是：兩個傳感器發(fā)射光束必須同軸，以及兩個傳感器掃描必須同步。同軸是靠安裝實現(xiàn)，而同步要靠選擇有同步端激光傳感器。不同步將代來很大誤差：如果被測體存在振動頻率 20HZ，振幅 1mm，如果信號不同步延遲 1ms，那么就會帶來 125?m 誤差。安裝使兩個激光同軸，不但確保被測體同一位置上的厚度，同時降低了被測體傾斜帶來的誤差。以被測體運動方向不同軸為例，當(dāng)不同軸 1mm，被測體傾斜 2° 可帶來 35?m 誤差。激光三角漫反射位移傳感器用于測厚有明顯優(yōu)點：（1）非常小的測量光斑，是點光斑面積，它比面積型非接觸電容、電渦流傳感器需要的面積小很多，對被測體面積幾乎無要求，適合測量非常小面積尺寸厚度；（2）較遠的測量范圍起始間距。它比非接觸電容、電渦流傳感器起始間距大很多。這樣傳感器可以遠離被測體，免受碰壞，及被測體熱輻射影響；（3）有很大的測量范圍，這是其它傳感器很難做到的；（4）與被測體材料無關(guān)，即金屬非金屬體，非透明有漫反射條件表面都能測。（5）用激光測厚取代同位素測厚，可以消除對用戶的放射性損害。激光測振—— 激光測振—— 它基于多普勒原理測量物體的振動速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的觀察者相對于傳播波的媒質(zhì)而運動，那么觀察者所測到的頻率不僅取決于波源發(fā)出的振動頻率而且還取決于波源或觀察者的運動速度的大小和方向。所測頻率與波源的頻率之差稱為多普勒頻移。在振動方向與方向一致時多普頻移 fd=v/λ，式中 v 為振動速度、λ 為波長。在激光多普勒振動速度測量儀中，由于光往返的原因,fd =2v/λ。這種測振儀在測量時由光學(xué)部分將物體的振動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多普勒頻移,并由光檢測器將此頻移轉(zhuǎn)換為電信號BALLUFF傳感器，巴魯夫傳感器，德國BALLUFF傳感器

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