La mesura làser (Ona contínua modulada en freqüència, o FMCW) és una tècnica de mesurament làser que s'utilitza habitualment per mesurar la distància i la velocitat. A continuació es presenta una descripció detallada del principi, els avantatges, els desavantatges i les característiques del mesurament làser FMCW, així com el seu panorama d'aplicació i la indústria.
1. Principi de mesurament làser FMCW:
La tecnologia de mesurament làser FMCW es basa en el principi de l'ona contínua modulada en freqüència (FMCW), que aplica un senyal de modulació de freqüència més lineal al feix de sortida làser, normalment una rampa lineal o un senyal de swing no lineal. Aquest senyal modulador s'envia a un dispositiu de mesura (per exemple, un mirall traductor a nanoescala o un generador d'electrònica de microones de gigahertz) i la diferència de freqüència entre el senyal retornat per la reflexió i el senyal transmès es pot utilitzar per mesurar la distància de l'objecte al làser. .
El procediment és el següent:
a. Emissió del raig làser: el làser emet un raig làser i aplica un senyal de modulació de freqüència al raig làser.
b. Rebre el senyal reflectit: el raig làser brilla sobre l'objecte objectiu i es reflecteix de nou per formar el senyal làser reflectit per l'objecte. c. Processament del mesclador: el senyal de modulació de freqüència es transmet des del feix làser a l'objecte objectiu.
c. Processament del mesclador: barregeu els senyals transmesos i reflectits per obtenir la diferència de freqüència.
d. Càlcul de la distància: utilitzant la diferència de freqüència i el rang de pendent o oscil·lació de pressió del senyal modulador, combinat amb el càlcul de velocitat, es pot obtenir la distància des de l'objecte objectiu fins al sistema de mesura làser.
Imatge
2. Avantatges, desavantatges i característiques del mesurament làser FMCW:
- Avantatges:
a. Mesurament d'alta precisió: la tecnologia de mesurament làser FMCW té una alta precisió de mesura i és capaç d'aconseguir una precisió de mesura de distància submilimètrica o fins i tot subnanomètrica.
b. La tecnologia de mesura làser FMCW d'alta velocitat de mesura utilitza senyals d'ona contínua, que poden realitzar mesures d'alta velocitat, adequats per a escenaris d'aplicació que requereixen una ràpida adquisició de dades Adaptabilitat: a causa de les diferents propietats reflectants de la llum làser de diferents objectes, la tecnologia de mesura làser FMCW pot adaptar-se ajusta el rang d'abast i la sensibilitat de detecció quan es reflecteix a la superfície de diferents objectes.
c. A FMCW LIDAR, fins i tot la lent òptica i els components d'escaneig es poden habilitar amb xip en el cas més ideal.
- Desavantatges:
a. Sistema complex: la tecnologia de mesurament làser FMCW requereix un maquinari complex i algorismes de processament de senyal, que són més costosos en comparació amb altres mesures.
b. Influència de l'entorn En determinats entorns (p. ex., llum brillant, pluja, neu, gris, etc.), el raig làser es pot veure alterat, afectant la precisió dels resultats de la mesura.
Sensor de distància i vibració làser FMCW
Paràmetres tècnics de mesura de vibracions
Paràmetres tècnics de mesura de distància
- Característiques:
a. Sense contacte: la tecnologia de mesura làser FMCW és un mètode de mesura sense contacte, no es pot mesurar la necessitat de contactar amb l'objecte, adequat per a escenaris d'aplicació de mostres no destructius.
b. Totalment electrònic: el sistema de mesurament làser FMCW pot realitzar un control totalment electrònic i processament de dades, fàcil d'integrar i control d'automatització.
3. Escenaris d'aplicació de mesurament làser FMCW i indústria:
La tecnologia de mesurament làser FMCW s'utilitza àmpliament en els camps següents:
a. Automatització industrial: per exemple, navegació robotitzada, localització i mesura, processament i inspecció de materials, inspecció dimensional en línies de producció automatitzades.
b. Cartografia de teledetecció: per al modelatge del terreny, reconstrucció 3D, sistemes d'informació geogràfica (GIS), aplicacions de topografia i monitorització.
c. Indústria de l'automoció: per exemple, detecció de la posició de seient de vehicles, sistemes intel·ligents d'assistència al conductor, tecnologies d'assistència a la seguretat de conducció, etc.
d. Energia i medi ambient: per mesurar la velocitat del vent, mesurar els contaminants atmosfèrics, etc.
e. Àmbit mèdic: com ara la inspecció visual, el teixit de navegació quirúrgica i la mesura del flux sanguini.
En resum, la tecnologia de mesurament làser FMCW té una alta precisió i una alta velocitat de mesura i adaptabilitat, àmpliament utilitzada en l'automatització industrial, el mesurament de teledetecció, la indústria de l'automòbil, l'energia i el medi ambient i el camp mèdic i altres camps.
