激光测距传感器在无线物联网中的应用

激光测距传感器的工作原理是，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射。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。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即实现测定目标距离。

世界上首台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的红宝石激光器。美国军方很快就在此基础上开展了对激光装置的研究。1961年，首一台激光测距仪通过了美国军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用阶段。由于激光测距仪价格不断下调，工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪，

目前使用激光测距的方法一般为相位激光测距和脉冲激光测距。常用的是相位激光测距，相位激光测距是采用无线电波段频率的激光，进行幅度调制并将正弦调制光往返测距仪与目标物间距离所产生的相位差测定，根据调制光的波长和频率，换算出激光飞行时间，再依次计算出待测距离。该方法一般需要在待测物处放置反射镜，将激光原路反射回激光测距仪，由接收模块的鉴波器进行接收处理。相比如脉冲测距相位测距测量距离较短，测量精度高。

北京德天驰鼎科技有限公司开发的无线物联网控制器支持4~20mA标准信号接口，将输出4~20mA信号的激光测距传感器连接到无线物联网控制器后，无线物联网控制器经过对信号的采集、滤波、放大处理后，转换成数字信号，通过无线方式发送到远程云服务器。当然任何输出4~20mA或其它模拟信号的设备都可以与无线物联网控制器连接，实现信号和数据的无线传输。无线物联网控制器的通讯方式支持WIFI、4G、NB、GPRS、蓝牙等多种网络，数据传输稳定，测量准确，抗干扰能力强，可以适应诸多环境。

无线物联网控制器的另一个重要特点是超低的待机功耗，最低可达2uA，内置5000mAH电池供电时，续航时间可将近一年。而且支持移动端查看数据，自定义服务器等功能，可以满足大部分项目需求。

图1：松下HG-C系列激光测距传感器

我们项目中选择的是松下HG-C1200激光测距传感器，其内置高精度CMOS影像传感器，测量范围200±80mm，重复精度可达200um，性能非常稳定。

图2：技术员在组装无线物联网控制器和传感器

图3：传感器与无线物联网控制器组装完成

设备组装完成，配置服务器IP地址和端口号的参数后，设备会自动连接网络并周期上传数据到远程云服务器。传输完成后，设备自动进入低功耗待机状态。

图4：使用上位机软件读取无线物联网控制器数据

图5：无线物联网控制器还可以使用蓝牙方式传输数据

图6：数据上传云端手机随时可以轻松查看传感器数据

无线物联网控制器通过国家标准高低温试验，可稳定在-40~+85度内运行，安全可靠。

图7：高低温检测报告

 

产品细节

应用领域

相位式激光测距传感器应用广泛，其测量距离从几米到几百米不等，精度一般在毫米级，与工业中大多数场景需求相符合。相位式激光传感器用途包括尺寸测量、位置测量、形变监测等，不同的场景作用不同。

工业场景：例如在金属切割中通过将激光测距设备安装在切割设备上，对切割长度进行监测，准确进行切割。此外还包括钢铁的锻造和灌装等。

桥梁建筑：通过激光测距传感器对桥梁的上下桥面进行监测，监测桁架倾斜和变形；对古迹建筑的监测，比如布达拉宫其建筑结构内有多数裂缝，利用测距传感器实时监测，统计数据有效的控制和维护古建筑。

铁路交通：铁路的轨道监测包括铁路基础设施的监测，铁路隧道形变监测，山区铁路岩层的泥石流监测等

【北京德天驰鼎科技有限公司：无线物联网解决方案+技术转让+项目定制开发】

 

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