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激光传感器是利用激光技术进行测量的新型传感器。其主要组成包括激光器、激光检测器和测量电路,具有无接触远距离测量、速度快、精度高、量程大、抗光、电干扰能力强等优点。激光传感器按工作物质可分为4种类型:固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。固体激光器具有小而坚固、功率高等特点;气体激光器输出稳定、单色性好、寿命长,但功率较小、转换效率较低;液体激光器的最大特点是波长连续可调;半导体激光器效率高、体积小、重量轻、结构简单,适宜于在飞机、军舰、坦克上以及步兵随身携带。
激光传感器工作原理是通过激光发射二极管对准目标发射激光脉冲,部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上,进而转化为相应的电信号。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量,还应用于探伤和大气污染物的监测。
激光传感器在测长、测距、测振、测速方面具有显著优势。在测长方面,激光传感器使用光波干涉现象进行高精度测量,最大可测长度可达几十公里。在测距方面,激光雷达测距仪利用激光的高方向性、高单色性和高功率等优点进行测距,测量范围可达数千米,精度可以达到微米级别。在测振方面,激光传感器基于多普勒原理测量物体的振动速度,具有使用方便、测量频率范围宽、精度高、动态范围大等优点。在测速方面,激光多普勒流速计利用多普勒原理测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。
激光传感器在多个领域有广泛的应用,例如车辆宽高的超限检测、高速公路收费站、谷歌第二代无人车等。车辆宽高的超限检测通过激光传感器进行快速测量,实时性好、测量精度高,具有一定的实用价值。高速公路收费站使用激光传感器进行车辆计数及安全保护,灵敏度高、精确性高、安装方便、性价比高、稳定性强。谷歌第二代无人车配备激光传感器,通过持续收集车辆本身以及四周的精确数据,进行分析和运算,控制车辆行驶,实现全球精准定位。激光传感器在汽车市场、过程控制市场、通讯市场等方面展现出强大的应用前景。
激光传感器市场在全球范围内持续增长。东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区,而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场,其次是过程控制市场,通讯市场前景看好。流量传感器、压力传感器、温度传感器等成熟市场的市场规模最大,而无线传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴传感器市场展现出快速增长的趋势。无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。全球传感器市场的创新与技术发展将重新定义未来的传感器市场,无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大将引领传感器市场的未来。