激光测距传感器工作原理

激光测距的核心原理是测量激光发射与接收反射光之间的时间差或相位差，结合光速计算距离。主要分为两种技术路径：

1. 脉冲飞行时间法（ToF）

   • 发射短脉冲激光 → 遇到目标反射 → 接收器捕捉回波
   • 公式：距离 = (光速 × 时间差) / 2
   • 特点：适合长距离（千米级），精度约厘米级（如地形测绘雷达）。

2. 相位差测距法

   • 发射连续调幅激光 → 接收反射波 → 测量发射波与反射波的相位差
   • 公式：距离 = (波长 × 相位差) / (4π)
   • 特点：适合短距离（百米内），精度达毫米级（如工业定位）。

应用优势

1. 高精度：毫米至厘米级分辨率，远超超声波/红外传感器（如建筑测绘误差<1mm/m）。
2. 长测程：覆盖几厘米至数千米（地质勘探激光测距仪测程达10km）。
3. 非接触测量：不损伤目标，适用于精密部件（如芯片对位检测）。
4. 响应快：微秒级响应（工业机器人实时避障）。
5. 小光斑优势：激光束直径仅毫米级，可精确定点测量微小目标（如电子元件尺寸检测）。

局限性及挑战

1. 环境干扰敏感：

   • 强光（日光直射）、浓雾、雨雪散射激光，降低信噪比（户外需防护罩）。
   • 透明/吸光材料（玻璃、黑绒布）反射弱，可能导致测量失败。

2. 高成本：

   • 精密光学组件和高速处理器推高价格（千元至万元级），远超超声波传感器（百元级）。

3. 安全风险：

   • 高功率激光需符合Class 1/Class 2安全等级（如手持测距仪功率<1mW）。

4. 目标特性限制：

   • 镜面反射导致光束偏离接收器（需加散射膜或倾斜安装）。

典型应用场景

选型建议

• 短距高精度：选相位式（如Leica DISTO系列手持测距仪）。
• 长距户外：选脉冲ToF+抗干扰算法（如测绘用LIDAR系统）。
• 恶劣环境：加装防护罩并选择红外波段（1550nm抗日光干扰强于905nm）。

关键技术点：抗干扰设计（如APD雪崩二极管增强弱光捕捉）、多回波处理技术（区分雨雾和真实目标）。实际应用中需根据场景权衡精度、成本与环境适应性。