Pomiar laserowy (fala ciągła z modulacją częstotliwości, FMCW) to technika pomiaru laserowego powszechnie stosowana do pomiaru odległości i prędkości. Poniżej znajduje się szczegółowy opis zasady, zalet, wad i cech pomiaru laserowego FMCW, a także jego zastosowań i branży.
1. Zasada pomiaru laserowego FMCW:
Technologia pomiarów laserowych FMCW opiera się na zasadzie fali ciągłej z modulacją częstotliwości (FMCW), która stosuje bardziej liniowy sygnał modulacji częstotliwości do wiązki wyjściowej lasera, zwykle liniowy sygnał rampowy lub nieliniowy sygnał wahadłowy. Ten sygnał modulujący jest wysyłany do urządzenia ustalającego odległość (np. zwierciadła tłumacza w skali nano lub gigahercowego generatora elektroniki mikrofalowej), a różnicę częstotliwości między sygnałem odbitym a sygnałem transmitowanym można wykorzystać do pomiaru odległości obiektu od lasera .
Procedura jest następująca:
A. Emitacja wiązki lasera: Laser emituje wiązkę lasera i przykłada do niej sygnał modulacji częstotliwości.
B. Odbierz odbity sygnał: wiązka lasera świeci na obiekt docelowy i odbija się z powrotem, tworząc sygnał laserowy odbity od obiektu. C. Przetwarzanie miksera: sygnał modulacji częstotliwości jest przesyłany z wiązki lasera do obiektu docelowego.
C. Przetwarzanie miksera: Mieszaj sygnały nadawane i odbite, aby uzyskać różnicę częstotliwości.
D. Obliczanie odległości: wykorzystując różnicę częstotliwości oraz zakres nachylenia lub wahań ciśnienia sygnału modulującego, w połączeniu z obliczeniem prędkości, można uzyskać odległość od obiektu docelowego do laserowego systemu pomiarowego.
Zdjęcie
2. Zalety, wady i cechy pomiaru laserowego FMCW:
- Zalety:
A. Wysoka dokładność pomiaru: Laserowa technologia pomiaru FMCW charakteryzuje się wysoką dokładnością pomiaru i jest w stanie osiągnąć dokładność pomiaru odległości poniżej milimetra, a nawet poniżej nanometra.
B. Technologia pomiaru laserowego FMCW o dużej prędkości pomiaru wykorzystuje sygnały fali ciągłej, co pozwala na realizację szybkich pomiarów, odpowiednich do scenariuszy zastosowań wymagających szybkiego gromadzenia danych. Adaptacyjność: Ze względu na różne właściwości odbicia światła laserowego z różnych obiektów, technologia pomiaru laserowego FMCW może adaptacyjnie dostosuj zasięg i czułość wykrywania podczas odbicia od powierzchni różnych obiektów.
C. W FMCW LIDAR nawet soczewka optyczna i elementy skanujące mogą być wyposażone w chip w najbardziej idealnym przypadku.
- Niedogodności:
A. Złożony system: technologia pomiarów laserowych FMCW wymaga złożonego sprzętu i algorytmów przetwarzania sygnału, które są droższe w porównaniu do innych pomiarów.
B. Wpływ środowiska W niektórych środowiskach (np. jasne światło, deszcz, śnieg, szarość itp.) wiązka lasera może zostać zakłócona, co wpłynie na dokładność wyników pomiarów.
Laserowy czujnik odległości i wibracji FMCW
Parametry techniczne pomiaru drgań
Parametry techniczne pomiaru odległości
- Charakterystyka:
A. Bezdotykowa: technologia pomiaru laserowego FMCW to bezkontaktowa metoda pomiaru, nie trzeba mierzyć kontaktu z obiektem, odpowiednia do nieniszczących scenariuszy zastosowań próbek.
B. W pełni elektroniczny: laserowy system pomiarowy FMCW może realizować w pełni elektroniczne sterowanie i przetwarzanie danych, łatwą integrację i sterowanie automatyzacją.
3. Scenariusze zastosowań i branża pomiarów laserowych FMCW:
Technologia pomiarów laserowych FMCW jest szeroko stosowana w następujących dziedzinach:
A. Automatyka przemysłowa: np. nawigacja robotów, lokalizacja i pomiary, obróbka i kontrola materiałów, kontrola wymiarowa na zautomatyzowanych liniach produkcyjnych.
B. Mapowanie teledetekcyjne: do modelowania terenu, rekonstrukcji 3D, systemów informacji geograficznej (GIS), zastosowań geodezyjnych i monitorujących.
C. Przemysł motoryzacyjny: np. wykrywanie pozycji siedzenia pojazdu, inteligentne systemy wspomagania kierowcy, technologie wspomagające bezpieczeństwo jazdy itp.
D. Energia i środowisko: do pomiaru prędkości wiatru, pomiaru zanieczyszczeń atmosferycznych itp.
mi. Dziedzina medycyny: taka jak oględziny, chirurgiczna tkanka nawigacyjna i pomiar przepływu krwi.
Krótko mówiąc, technologia pomiarów laserowych FMCW charakteryzuje się wysoką precyzją, dużą szybkością pomiaru i możliwością adaptacji, jest szeroko stosowana w automatyce przemysłowej, pomiarach teledetekcyjnych, przemyśle motoryzacyjnym, energetyce i środowisku, medycynie i innych dziedzinach.
