激光测量仪器 核心工作原理

激光本质是单色、准直性极好的光，几乎不发散，利用光的传播、反射、三角几何、干涉、飞行时间等物理效应来测距离、尺寸、轮廓。不同类型原理不一样，分开讲：

1. 三角法（激光位移传感器 / 线激光轮廓仪，工业最常用）

适合近距离测高度、台阶、平整度、轮廓

1. 激光器发射一束激光，打在被测工件表面，形成光点；
2. 表面反射的光，被另一侧的 CCD/CMOS 感光芯片接收；
3. 工件高度变化 → 反射光点在感光芯片上的位置随之移动；
4. 根据三角形几何关系，算出被测点高度。

线激光轮廓仪：打出一条激光线，一次采集一排点，得到 2D 轮廓。 ✅ 优点：结构简单，响应快；❌ 量程不大，远距离精度下降。

2. TOF 飞行时间法（激光雷达、TOF 测距传感器）

适合中远距离测距，料位、体积测量、LiDAR

1. 发射激光脉冲，同时开始计时；
2. 激光打到物体反射回来，探测器接收；
3. 记录光往返飞行时间；
4. 距离 = 光速 × 飞行时间 ÷ 2

✅ 远距离可用；❌ 精度一般（毫米级，不如三角法）

3. 相位法（手持激光测距仪）

手持激光尺常用

1. 发射调制正弦激光（光强周期性变化）；
2. 激光反射回来，对比发射光和接收光的相位差；
3. 由相位差换算出距离。

✅ 精度好，几十米测距；❌ 强光环境容易受干扰。

4. 激光干涉法（激光干涉仪，超高精度校准）

机床校准、计量实验室，纳米级精度 把一束激光分成两束：参考光（固定镜面反射）+测量光（打到移动靶镜）。 两束光回来叠加产生干涉条纹；靶镜移动，条纹就移动。 通过数条纹数量，计算靶镜位移。 利用光的波长相位，精度可达纳米级别。

5. 激光共聚焦（共聚焦显微镜，微观形貌）

激光通过小孔聚焦在样品表面，只有焦点位置的反射光可以穿过小孔被接收； 上下移动镜头，逐层扫描，得到微观表面三维形貌，测粗糙度、微小台阶。

6. 激光投线 / 水平仪

只利用激光准直直线传播特性，生成水平 / 垂直基准线，不做尺寸测量，只做定位标线。