激光位移传感技术解析：工业激光传感新方案

目前光学元器件通常体积大且价格昂贵，并且在与其他电子元器件的连接过程需要定制精确的装配流程。而光学元件集成化可以使其在低成本的基础上，实现更复杂的设计和更多的功能。集成光学芯片可以在一个单一的光学基底上包含数十到数百个光学元件，包括激光器、调制器、光电探测器和滤波器，现已成为一种有效的解决方案，为现有和新兴市场提供创新的光学模组。随着现代制造对光学传感器技术需求的不断增长，集成光学芯片可以简化系统设计，使得传感器可以进行更快速、更准确的测量，而且成本更低。

挚感光子的小型激光传感平台原理图

如传感器平台的原理图所示，具有不同延迟线的光学干涉仪最先在集成光学芯片上实现，并通过一个一体化封装将集成光学芯片、激光二极管、探测器阵列和光学透镜组成一个小型化激光传感模组。挚感光子自主研发的激光传感平台通过专有的数字信号处理（DSP）算法，可提供LDV技术中的瞬时位移、振动和光学相位测量等多种功能，此外还可以实现与常规三角法激光位移传感器一样的绝对位移／距离的测量， 并具有同等甚至更优的测量精度。

激光同轴位移传感器（左）与传统的三角法激光位移传感器（右）对比

基于这一结合了瞬时位移、振动、光学相位测量和绝对位移／距离的测量的小型化激光传感平台，挚感光子还研发了一系列的激光传感模块（见图）。

据OFweek激光网了解，挚感光子自主研发的MX－G系列激光同轴传感器采用自主研发的非线性调频连续波调制解调（FMCW）技术，基于光学相干接收原理，具有光功率极低（距离15cm外输出光功率仅需5mW）、动态测量范围广（可以测量从几厘米到4米范围内的物体）、测量精度高（1米外的位移测量，重复精度通常小于0.01μm）、抗干扰性强（只对自身光源波长敏感，可以抵抗任何环境光的干扰）、激光同轴设计（能够测量传统三角法传感器难以测量的物体，如盲孔）、敏感度高等优点。MX－G系列传感器可测量的距离和范围非常广，却能保持与近距离测量相同的精度，这是传统的三角法无法实现的。

MX－G系列激光同轴位移传感器

挚感光子技术人员向OFweek激光网介绍，MX－G系列激光同轴位移传感器的关键部件是其光模组。它由激光器、光电探测器（封装内）、集成光学芯片及光学透镜组成。光学透镜是可调的，并可根据不同的应用进行更换。标准配置的镜片（直径8.5mm）适用于150mm的聚焦光束，光斑半径为0.05mm，当测量距离为2米时光斑半径为1mm左右。如果用户需要，还可以支持准直配置。例如安装一个直径为6.5mm的透镜并支持准直型测量，光斑半径为3.5mm，可同时满足用户准直测量和较小光斑的需求。尤为突出的一点是，这种技术能实现三角法无法完成的深孔测量。

深孔检测示意图

此外，MX－G系列激光同轴振动传感器可实现纳米级的远距准确测振，测振频率范围及振幅灵敏度可与常用LDV相当，具有光收发一体、同轴测量、安装方便、抗干扰性强，不受粉尘或测量面光强度变化影响等特点，可用于喇叭振幅检测、轴承振动检测、车床振动监测、汽车振动检测等方面。

振动检测示意图

如文章开头介绍，此类传感器在测位移模式下可以直接进行透明物体（如薄膜，玻璃板或玻璃镜头）厚度的测量，而测振模式下（也是一种相位测量模式）则可以进行玻璃弯曲度的快速检测。可以说，挚感光子的新型传感技术和传感平台代表了我国在工业级激光传感器技术方面的一个创新力。具体的技术细节可通过他们的官网去了解。

资本涌入 前景广阔

总体而言，我国传感器技术相对落后，但近年来我国陆续制定有利于传感器产业发展的政策，并建立了多个传感技术、机器人国家重点实验室。此外资本市场（包括政府的基金） 也加大了对激光传感行业的投入，良好的政策土壤与资本关注将为传感器企业带来良好的生存环境。

在未来，以激光位移传感器为代表的的各类激光传感器需求总体将保持快速增长的态势，而随着国内各项鼓励政策的落实，激光技术的持续创新进步和激光位移传感器产品性能的不断提升，我国激光位移传感器的大规模商业化应用将很快成为现实。