激光位移传感器及输出特性的研究

论文摘要

基于三角法的激光位移传感器的应用领域极为广泛,在质量检验、设备维护、流程和设备监控、机械和生产自动化以及研发等各个领域中,位移传感器都为优化产品和流程起到了决定性作用。但是目前国内市场仍然没有比较成熟的三角法激光位移传感器产品问世,市场都被国外产品占据,而国外产品的价格非常昂贵,因此找出激光位移传感器在输出特性上与国外产品的差距,提出改进方案是一项很有应用价值的工作。本论文以三角测量法为测量原理,采用半导体激光器作为光源,搭建了基于四象限探测器和基于线阵CCD探测器的两套测量系统,对测量系统中各个部件的选取做了详细分析,并从理论和实验上分析了引起系统测量误差的各种因素以及消除或者减弱这些影响因素的方法。本文的主要工作如下：1.设计了基于四象限的激光位移传感器,并对该传感器进行了调试和标定。达到了预期的线性范围。适用于小量程、高精度的测量。2.设计了基于线阵CCD的激光位移传感器,并对该传感器进行了调试、标定、测试。适用于大量程、中精度的测量。3.比较了自行设计的基于线阵CCD的激光位移传感器和国外同类传感器的输出特性,针对各种不同被测面(色泽、材料、粗糙度、倾斜)进行测试,从理论上分析了产生这些差距的原因,并提出了改进方案。对以后改进传感器的设计提供了参考。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 激光三角位移传感器国内外研究状况及发展动态
• 1.3 本论文的主要内容
• 2 基于四象限探测器的激光位移传感器研究
• 2.1 概述
• 2.2 三角法的基本原理
• 2.2.1 直射式
• 2.2.2 斜射式
• 2.3 传感器设计
• 2.3.1 光路设计
• 2.3.2 关键元件的参数
• 2.3.3 电路设计
• 2.3.4 机械设计
• 2.4 实验与分析
• 2.4.1 标定实验
• 2.4.2 振动测试实验
• 2.4.3 误差分析
• 3 基于线阵CDD的激光位移传感器研究
• 3.1 概述
• 3.2 传感器设计
• 3.2.1 光路设计
• 3.2.2 关键元件的参数
• 3.2.3 电路设计
• 3.3 实验与分析
• 3.3.1 实验方案
• 3.3.2 结果与分析
• 4 传感器的输出特性研究
• 4.1 概述
• 4.2 输出特性实验
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 实验结果
• 4.3 分析
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 附录A 基于四象限探测器的激光位移传感器实验数据
• 附录B 基于线阵CCD的激光位移传感器测试数据
• 附录C 米依传感器测试数据
• 作者简历
• 学位论文数据集