材料表面反射系数对激光传感器的影响

材料表面反射系数对激光传感器的影响

发布时间:2009-9-7

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激光三角漫反射位移传感器正常工作的前提是要求被测物体表面具有漫反射条件，出厂时厂家是用白陶瓷作为标准面。反射系数是光输入到表面能量与返回能量之比。光亮表面反射系数高，例如白纸就高，粗糙或黑色表面反射系数低，例如黑橡胶就低。

并不是反射系数愈大愈好，当反射系数100%时，例如镜面时，激光成像光斑被100%反射回到激光光源，而接受漫反射的CCD端无成像光，所以镜面就不能正常工作。

反之当反射系数为0%时，时绝对黑体，入射光被百分百吸收，无反射光，传感器也不能工作。只有反射系数<100%,和>0%之间，激光漫反射传感器才能可靠工作。

各种材料表面反射系数： 白陶瓷 白纸 金属材料 黑纸 黑橡胶 黑绒布

约95% 约75-80% 约55-60% 约5% 约3-5% 约0.5%

传感器几个重要指标说明

发布时间:2009-8-5

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-传感器的静态特性

传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和

时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其

对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。

-传感器的动态特性

所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信

号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意

输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，

所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

-传感器的线性度

通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟

合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。

拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平

方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

-传感器的灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。

它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入 量的变化而变化。

灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵 敏度应表示为200mV/mm。

当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高， 测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

-传感器的分辨力

分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化

值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超 过分辨力时，其输出才会发生变化。

通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化

值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。

影响激光测厚精度的安装因素

发布时间:2009-8-31

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本文试图告诉使用激光位移传感器组成测厚仪的使用者，再好的传感器，如果使用安装不当，选型不当（如，

无同步端激光位移传感器就不能用），会使精度下降，甚至测量失败。

激光三角漫反射位移传感器用于测厚有明显优点：

－非常小的测量光斑，是点光斑面积，如真尚有公司ZLDS10X系列光斑面积约1mm，它比面积型非接触电容、

电涡流传感器需要的面积小很多，对被测体面积几乎无要求，

适合测量非常小面积尺寸厚度；

－较远的测量范围起始间距。它比非接触电容、电涡流传感器起始间距大很多，如真尚有公司ZLDS100激光位

移传感器测量量程100mm，测量间距定制最大可以达到1000mm。这样传感器可以远离被测体，免受碰坏，及 被测体热辐射影响；

－有很大的测量范围，如真尚有公司ZLDS101激光位移传感器量程达2000mm，这是其它传感器很难做到的；

－与被测体材料无关，即金属非金属体，非透明有漫反射条件表面都能测。

和其它传感器测厚一样，要实现精密测厚需要注意以下条件，否则再好的传感器也测不准。 结论：精密测厚，选精密激光位移传感器很重要，但如果两个传感器不能同步工作，安装不同轴，则根本测不 准：

1,用单激光位移传感器测厚

被测体放在测量平台上，测量出传感器到平台表面距离，然后再测出传感器到被测体表面间距，经计算后测出厚

度。要求被测体与测量平台之间无气隙，被测体无翘起。这些严格要求只有在离线情况能实现。

2，双激光传感器测厚

在被测体上方和下方各安装一个激光位移传感器，被测体厚度D=C-(A+B)。其中， C是两个传感器之间距离，A是上面传感器到被测体之间距离，B是下面传感器到 被测体之间距离。图中：SMR是指传感器量程起始间距，MR是指传感器量程。 在线厚度测量用这种方法优点是可消除被测体振动对测量结果的影响。但同时对 传感器安装和性能有要求。保证测量准确性的条件是：两个传感器发射光束必须 同轴，以及两个传感器扫描必须同步（见本文附图）。同轴是靠安装实现，而同 步要靠选择有同步端激光传感器。如真尚有ZLDS10X系列激光位移传感器都有同 步端。

同步工作示意图：

不同步将代来很大误差：如果被测体存在振动频率20HZ，振幅1mm，如果信号不同步延迟1ms，那么就会带来 125μm误差。

安装两个激光同轴示意图：

安装使两个激光同轴，不但确保被测体同一位置上的厚度，同时降低了被测体倾斜带来的误差。以被测体运动方

向不同轴为例，当不同轴1mm，被测体倾斜2°可带来35μm误差。

铁路钢轨轮缘在线磨耗测量

发布时间:2009-8-31

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真尚有激光二维扫描传感器ZLDS200激光位移传感器ZLDS200以其小尺寸、高频率，高精度，几乎可在任何环境条件下测量等优点，作为精密测量仪器在铁路行业应用十分广泛。

最新应用：

车轮轮廓及轨道轮廓的动态二维扫描测量作为列车运行安全最重要的元件：车轮和轨道，长期处于高压的机械运动中，对车辆运行作业和乘车的舒适度有决定性的影响。车轮-轨道系统，需要定期进行检查以便保证车辆运行的安全性。车轮装置之间的机械摩擦造成运行成本提高也是不容忽视的问题。因此目前仍大量依靠手工操作进行的检测必须定期进行。手工检测手段非常主观，所得测量结果也无法保证其准确性。相比之下，车轮轮廓、轨道轮廓激光动态测量对测量静态车轮、轨道则有无法取代的优势。

相对于传统一维点激光测量，真尚有激光二维扫描传感器ZLDS200可以快速测量整个剖面，而不是几个有限的测量点，能更全面、精确的反映车轮、轨道表面轮廓情况，尤其适合精度及速度要求都很高的在线测量系统。采用ZLDS200的系统已经逐渐成为国内外在线轮廓测量的主流趋势。其主要优点：

-快速、全面、高精度测量

-车轮轮廓、轨道轮廓条件的评估和即时诊断 -便于安装，测量简单

-对车轮轮廓、轨道轮廓情况进行记录和质量评价，而非仅对一些测量点进行控制 -重量轻，便携，操作简单

-无可移动部件，寿命更长，维护成本更低

传统应用：

车轮踏面轮廓在线测量

在线自动测量车轮踏面轮廓装备在有轨电车缓慢通过其上方时，可测量车轮踏面和直径。采用非接触激光测量技术，确保了整个车轮踏面轮廓的高分辨率和高精度测量。车轮磨耗质量评估所需的全部参数则可以通过评测软件进行显示输出。 车轮外形测量

无接触测量车轮外形，可以快捷准确地无直接接触测量车轮组参数。一个激光位移传感器

ZLDS100沿着车轮外形作线性运动并记录表面数据，计算机通过记录扫描运行距离和激光距离

数值得出车轮表面外形数据，以及特征变化参数，例如车轮轮缘厚度、高度、宽度，方位及车轮规格尺寸。并且，此系统同时应用于电车轨道和地铁轨道测量，向前向后运动并直接集成于同一车轮装备。另外，还作为一款车间移动激光--车轮外形测量系统。 车轮组测量

上述只是车轮外形变化的应用测量，那么在驱动装置上的2轴或3轴方向应用多个

ZLDS100传感器几乎可以检测所有参数，比如车轮外形、碰撞、闸盘、平滑度等等，只要输入

车轮识别码，所有的被测量参数将自动采集。激光位移传感器ZLDS100在尺寸、测量距离和测量范围的灵活性，也允许对现有的接触测量装置进行转型或更新。 钢轨平整度测量

大型钢轨制造企业应用：采用无接触测量系统，在线激光测量钢轨表面不平整，并将最大和最小值数据采集在软件中，并与摸似手工测量长期比较，结果表明两种测量方法结果最大偏差仅为0.05毫米。不平整轨道需要重新打磨，打磨要求去除钢轨上凸硬部分还要降低成本。 轨道外形测量

为了对铁轨顶面磨损状况分级并且对必要的维修工作进行估价，测量车在每侧轨道上方安装5-7个激光位移传感器ZLDS100，以每小时80英里速度运行，每隔20cm记录测量数据，并与中心计算机储存的标准数据对比，计算机依据给定的偏差值进行分类，并与此测量值迭生的检测车位移数据一并记录存挡在计算机中。 接触网测量

接触线（车顶）位置和高度的准确测量对接触网的监控和安装非常重要。恰当的无接触的接触线测量系统已经为韩国高速铁路公司（KHRC）和英国OLE联盟所采用。激光二维扫描传

感器在运行中在线测量接触线的高度和侧面位置，另外5个激光位移传感器ZLDS100安装于车箱上，用于测量车箱的倾斜度、侧面位移和轨道间距，所有的这些数据都可以图形显示，这套测量系统几乎可在任何环境下操作（下雨、高温或结霜天气） 轨道叉道段测量

为了对轨道外形进行必要的打磨，在打磨前中后，外形均需监控。为此，采用ZLDS100沿轨道横截方向进行点测，或者采用激光扫描装置：测量点沿轨道横向的外形进行扫描检测，此轨道段外形与储存于计算机标准外形对比分析，相应地可调整打磨参数。 研发领域

安装于轨道边的真尚有激光位移传感器ZLDS100，可在高速度下测量铁道内侧机车车轮的位置。靠近测点同一条线上的数个传感器，采集所测的机车车轮运行状况信息，并在测点内优化，同时测量铁轨和轮子的位置，以记录车轮装置的运行状态。

其它研发应用有：铁轨的位移测量，车箱耦合测量、车辆倾斜度测量和联接线路位置探测。

公路路面平整度、车辙测量的最有效办法

发布时间:2009-8-31

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公路路面平整度、车辙测量专用激光位移传感器

平整公路路面、车辙测量已经变成全世界运输部门的一项关键工作。全国各运输部门就负责收集路面的静态信息，包括纵剖面图、显微组织和决定摩擦系数的粗糙度。测量任务对大多数传感器都是一个特别的挑战，因为路面有很多动态变化的物体，包括柏油碎石路面、水泥、黄线、白线等等。真尚有科技开发出了特殊的传感器，适应动态路面和不同的颜色。

真尚有科技一直与路面测量设备开发商合作，开发ZLDS100的不同版本，使之作为满足ASTM一级标准的惯性靠模工具机的主要传感器。工作的成果就是拥有路面平整、车辙测量专用的光电子器件、信号处理算法的ZLDS100传感器。这是一款非常精确（分辨率高达量程的0.01%）、节约成本的传感器，它适用于路面测量应用中所有可能遇到的表面类型、汽车速度、振动情况、阳光强度、和温度条件。到2008年11月，已经有几百个路面测量传感器在全国实际投入使用。

真尚有科技的ZLDS100激光传感器专门针对路面测量的特殊要求，定制出-RP的特殊版本，具有以下功能 1） 防振：

采用特殊工艺使聚焦镜片、CMOS成像片固定牢固，刚性好，确保振动对激光光学系统的影响减至最小； 2） 防强光干扰：

选用20mW强激光，增加光滤波器，特殊的DSP算法，消除强光干扰，保证了在夏季直射阳光下也能正常工作；

3） 新型的高频响技术最大可达10KHZ，即使在高速运车速120Km/h的状态下，有效测量间距3.33mm; 在50km/h速度下，有效测量间距1.39mm.

平整度测量一般需要2个传感器，激光垂直打在路面上，适合的型号有 ZLDS100-200-200-8K-232-I-12-RP 测量范围从200mm到400mm ZLDS100-100-140-8K-232-I-12-RP 测量范围从140mm到240mm ZLDS100-250-80-8K-232-I-12-RP 测量范围从80mm到330mm

车辙测量一般需要13个传感器，7个直射路面，两边各3个斜射路面，适合的型号有 ZLDS100-500-125-8K-232-I-12-RP 测量范围从125mm到625mm

ZLDS100-1000-245-8K-232-I-12-RP 倾斜测量路面，测量范围从245mm到1245mm

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