اندازه گیری لیزری (فرکانس مدوله شده موج پیوسته، یا FMCW) یک روش اندازه گیری لیزری است که معمولا برای اندازه گیری فاصله و سرعت استفاده می شود. در زیر شرح مفصلی از اصل، مزایا، معایب و ویژگی های اندازه گیری لیزر FMCW و همچنین چشم انداز کاربرد و صنعت آن ارائه شده است.
1. اصل اندازه گیری لیزر FMCW:
فنآوری اندازهگیری لیزر FMCW بر اساس اصل موج پیوسته مدولهشده فرکانس (FMCW) است که سیگنال مدولاسیون فرکانس خطیتری را به پرتو خروجی لیزر اعمال میکند، معمولاً یک رمپ خطی یا سیگنال نوسانی غیرخطی. این سیگنال تعدیل کننده به یک دستگاه محدوده فرستاده می شود (به عنوان مثال، یک آینه مترجم در مقیاس نانو یا یک ژنراتور الکترونیک مایکروویو گیگاهرتز)، و تفاوت در فرکانس بین سیگنال برگشتی توسط بازتاب و سیگنال ارسالی می تواند برای اندازه گیری فاصله جسم از لیزر استفاده شود. .
روند کار به صورت زیر است:
آ. تابش پرتو لیزر: لیزر یک پرتو لیزر ساطع می کند و یک سیگنال مدولاسیون فرکانس را به پرتو لیزر اعمال می کند.
ب دریافت سیگنال منعکس شده: پرتو لیزر به جسم مورد نظر می تابد و بازتاب می یابد تا سیگنال لیزر منعکس شده از جسم را تشکیل دهد. ج پردازش میکسر: سیگنال مدولاسیون فرکانس از پرتو لیزر به جسم مورد نظر منتقل می شود.
ج پردازش میکسر: سیگنال های ارسالی و منعکس شده را برای به دست آوردن اختلاف فرکانس مخلوط کنید.
د محاسبه فاصله: با استفاده از اختلاف فرکانس و دامنه شیب یا نوسان فشار سیگنال تعدیل کننده، همراه با محاسبه سرعت، می توان فاصله شی مورد نظر تا سیستم اندازه گیری لیزری را بدست آورد.
تصویر
2. مزایا، معایب و ویژگی های اندازه گیری لیزر FMCW:
- مزایای:
آ. اندازه گیری با دقت بالا: فناوری اندازه گیری لیزری FMCW دقت اندازه گیری بالایی دارد و قادر به دستیابی به دقت اندازه گیری فاصله زیر میلی متری یا حتی زیر نانومتری است.
ب فناوری اندازهگیری لیزری FMCW با سرعت بالا از سیگنالهای موج پیوسته استفاده میکند که میتواند اندازهگیریهای با سرعت بالا را انجام دهد، مناسب برای سناریوهای کاربردی که نیاز به جمعآوری سریع دادهها دارند. هنگام بازتاب بر روی سطح اجسام مختلف، محدوده دامنه و حساسیت تشخیص را تنظیم کنید.
ج در FMCW LIDAR، حتی لنزهای نوری و اجزای اسکن را می توان در ایده آل ترین حالت، با تراشه فعال کرد.
- معایب:
آ. سیستم پیچیده: فناوری اندازه گیری لیزری FMCW به سخت افزار پیچیده و الگوریتم های پردازش سیگنال نیاز دارد که در مقایسه با اندازه گیری های دیگر هزینه بیشتری دارند.
ب تحت تأثیر محیط در محیط های خاص (مثلاً نور روشن، باران، برف، خاکستری و غیره)، پرتو لیزر ممکن است مختل شود و بر دقت نتایج اندازه گیری تأثیر بگذارد.
سنسور فاصله و لرزش لیزری FMCW
پارامترهای فنی اندازه گیری ارتعاش
پارامترهای فنی اندازه گیری فاصله
- مشخصات:
آ. بدون تماس: فناوری اندازه گیری لیزر FMCW یک روش اندازه گیری غیر تماسی است، بدون نیاز به تماس با جسم قابل اندازه گیری است، مناسب برای سناریوهای کاربردی نمونه غیر مخرب.
ب کاملاً الکترونیکی: سیستم اندازهگیری لیزری FMCW میتواند کنترل و پردازش دادههای کاملاً الکترونیکی، ادغام آسان و کنترل اتوماسیون را تحقق بخشد.
3. سناریوها و صنعت اندازه گیری لیزر FMCW:
فناوری اندازه گیری لیزر FMCW به طور گسترده در زمینه های زیر استفاده می شود:
آ. اتوماسیون صنعتی: به عنوان مثال ناوبری ربات، محلی سازی و اندازه گیری، پردازش و بازرسی مواد، بازرسی ابعادی در خطوط تولید خودکار.
ب نقشه برداری سنجش از دور: برای مدل سازی زمین بازسازی سه بعدی، سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، نقشه برداری و برنامه های کاربردی نظارت.
ج صنعت خودرو: به عنوان مثال تشخیص موقعیت صندلی خودرو، سیستم های هوشمند کمک راننده، فناوری های کمک ایمنی رانندگی و غیره.
د انرژی و محیط زیست: برای اندازه گیری سرعت باد، اندازه گیری آلاینده های جوی و غیره.
ه. رشته پزشکی: مانند بازرسی بصری، بافت ناوبری جراحی و اندازه گیری جریان خون.
به طور خلاصه، فناوری اندازه گیری لیزری FMCW دارای دقت بالا و سرعت و سازگاری اندازه گیری بالا است که به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی، اندازه گیری سنجش از راه دور، صنعت خودرو، انرژی و محیط زیست و زمینه های پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شود.
