国内激光位移传感器答疑解惑

激光位移传感器的测量精度容易受到被测物体表面特征的影响，为了减小测量误差，在整形镜设计中应尽量使出射光斑在有效的测量范围内实现光斑小且均匀。针对传感头小型化设计的要求，半导体激光器体积小、重量轻的优点正好符合这一要求，但其光束质量并不理想，需要对其进行光束整形。半导体激光器快慢轴的光束分布极不对称:快轴发散角较大，半角的典型值为30～40°，光束呈高斯分布，发光范围的半宽度为0.6～0.8μm，慢轴发散角的半角典型值为3～6°，光束分布不规则，发光范围半宽度为50～100μm。因此，在不允许能量损失的情况下，要求整形系统的物方数值孔径(NA)>0.573；但由于光束的快轴能量呈高斯分布，通常取半宽度(FWHM)为20°，此时NA=0.342。系统物距应尽量小一些，但考虑到工艺问题，不宜过小，选定为2.5mm。为了便于设计，将系统倒置，整个系统的主要要求为:工作波长为785±10nm，像方NA=0.342，像距l′=2.5mm，物距l=40～60mm，焦距f=3～4mm。它可以用于测量物体的形状和轮廓，以提供准确的几何信息。国内激光位移传感器答疑解惑

通过将反光元件设置在成像物镜与感光元件之间，能够减小激光位移传感器的设备体积，便于激光位移传感器的使用和安装；通过采用线阵感光元件，能够降低激光位移传感器的成本；另外，由于线阵感光元件的多个感光单元沿着直线排列，所以在该直线的延伸方向上的MTF值拉高而将与该直线垂直方向上的MTF值降低，并不会影响测量精度，还能够让光斑更加容易地被线阵感光元件所接收；通过采用带通滤光片，能够滤除或降低杂散光，避免激光位移传感器收到干扰，保证测量的准确度。德州激光位移传感器产品原理这种传感器还可以用于测量建筑物的结构变形，以确保其安全性。

根据物体表面的散射特性，可确定入射光与成像透镜光轴的夹角。激光入射到被测物体表面，散射光强度成椭球型分布[6]。当入射光垂直入射时，α值越小，成像透镜接收到的散射光强度越大，但角度过小对探测器分辨率要求及制作工艺上都有较高难度，综合考虑取α值为21.8°，由仪器的测量范围±10mm可得到物距为53.85mm。通常情况下，库克三元组有很好的成像效果[7]，因此选择库克三元组作为成像透镜的初始结构进行优化。优化过程中以各个镜片表面的半径为变量，控制厚度在适当范围，同时将像面与光轴的夹角β设为可变，采用CODEV的横向像差与波像差相结合的方式进行优化，得到下面的结果。图3为优化后的成像光学系统

从图3所示的成像光学系统结构图可看出，在整个物面并不垂直于光轴时，经过系统成像以后得到的像面也不垂直于光轴，与光轴存在一定的夹角β，设计的lastβ优化值取为60.4628°，此时像面上可得到比较理想的光斑分布。在工作范围内不同视场的散射光均能很好地成像于探测器。在图4中可看到不同视场的成像光斑形状，此点列图表明成像光斑分布均匀，但还存在一定的剩余像差，主要为球差，光斑大小可见表2，光斑直径在20μm左右。同时根据设计结果可得像距为33.092mm，经计算tanα/tanβ=0.6137，di/do=0.6145，此物镜设计基本满足于Scheimpflug理想成像条件。使用激光位移传感器测量目标物时,必须让接收器获得来自目标物的反射光。

通过所述控制面板14设置所述电动伸缩双直线导轨11伸缩至特定的距离，打开所述激光位移传感器4，使得所述激光位移传感器4的激光照射在所述激光红外线接收挡板5的接收面上，记录所述激光位移传感器4至所述激光红外线接收挡板5的距离；旋转所述位移调节把手212使得所述横向蜗杆211横向位移，记录所述电子千分表221的位移数据，记录此时所述激光位移传感器4至所述激光红外线接收挡板5的距离，通过比较所述激光位移传感器4前后两次测量的距离差与所述电子千分表221的位移数据，计算所述激光位移传感器4的误差；调节所述电动伸缩双直线导轨11的伸缩距离，重复以上测量，以减少测量误差。激光位移传感器可以用于测量机械零件的尺寸和形状。南通激光位移传感器常用知识

这些传感器通常具有长寿命和较低的故障率，能够在恶劣的工作环境下正常运行。国内激光位移传感器答疑解惑

通过将空间频率为62.5lp/mm时的MTF解析结果保持在MTFS＞MTFT×10或MTFT＞MTFS×10，尤其是让解析结果满足：MTFS≥0.5且MTFT＜0.05、或者MTFT≥0.5且MTFS＜0.05，能够让光斑在感光元件的感光单元的主要排列方向上的延伸更加明显，进一步降低成像物镜的设计难度、以及制造和维护成本；对于弧矢方向和子午方向MTF值差距不大的成像物镜，通过在成像物镜前和/或在成像物镜后加入能够引入像散的光学元器件(如平板玻璃等)，配合微调成像物镜与所述感光元件之间的相对距离来使得成像物镜和感光元件所组成整体的MTF值满足上述要求，能够很容易地让光斑被拉长，更加容易被感光元件所接收；国内激光位移传感器答疑解惑