温度补偿

激光距离传感器使用激光二极管来准确测量从传感器到物体的距离。由于波长的一致性取决于二极管接收的电压和电流,

因此需要使用激光二极管,因为它只会不断发出离散的特定波长。如果更改了这些参数,则波长也会改变,即使波长小于几纳米。

如果波长变化,则将稍微影响传感器中所有光学元件和透镜的行为,并可能导致传感器性能略有下降,从而导致精度下降。

这就是激光传感器使用原则中要求在传感器加电后要等待约40分钟,直到达到温度稳定并且内部温度与校准时相同。

如果室温下降,这会导致传感器的工作温度发生非常小的变化。传感器的温度变化又会导致激光二极管的温度变化甚至达到零点几度,因此需要等待更多时间,直到达到新的稳定状态(即使该时间范围很短)。并且,如果室内温度持续波动,例如,激光传感器位于入口门附近,每次打开门,室内的环境温度是否会发生变化?这会严重影响测量性能。

为了克服在高温或低温环境下工作时也会发生的问题,通常的设计是在激光传感器内插入两个非常小的温度传感器。一个温度传感器测量激光传感器内部的整体温度,而另一个温度传感器直接放在激光二极管上,以记录任何温度变化,甚至是零点几度。这些温度传感器可以在各种环境温度下对激光传感器进行精确校准,如果它们检测到激光传感器内部的温度变化,则会进行计算以补偿该温度变化并保持距离稳定和准确。

没有温度补偿的激光距离传感器与配备了温度补偿的激光传感器的比较。

对具有不同测量范围的三种不同传感器进行了比较:

测量8mm时误差。蓝色数据包含温度补偿。

测量18mm时误差。蓝色数据包含温度补偿。

测量35mm时误差。蓝色数据包含温度补偿。

下表总结了比较结果:

测量范围温度区间(度)温度补偿后测量误差F.S./°C无温度补偿的影响
820-25.20.007%0.022%
1819.1-27.60.008%0.024%
3521.5-27.60.006%0.024%

 

可以看出,蓝色列代表使用实施了温度补偿,并且温度依赖性小于0.01%FS /°C。

而其他没有温度补偿的传感器(红色列)的温度依赖性小于0.03%FS /°C。