激光传感器在车辆宽高超限检测中的应用

　　现代仪器仪表的智能化趋势使得各种传感器的应用日益广泛。由于激光具有许多优点，使得利用这些特性研发的激光检测和控制系统具有先进的技术性能、方便的使用性能和简洁的系统结构。激光传感器一般是由激光发生器、光学零件和光电器件所构成的，它能把被测物理量(如距离、流量、速度等)转换成光信号，然后应用光电转换器把光信号变成电信号，通过相应电路的过滤、放大和整流得到输出信号，从而算出被测量。借助于激光所具有的优点(如方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等)，激光传感器通常具有结构简单可靠、抗干扰能力强、非机械接触、分辨率高、精度高、示值误差小、稳定性好、宜用于快速测量等优点。

　　随着科技的不断发展，国家对治超工作的要求也不断提高，无论是从效率还是精准度来说，智能化的超限检测工具必将得到广泛的应用。鉴于上述情况，设计了基于激光扫描传感器技术的高效率高精度的智能型车辆超宽超高检测系统。

　　1 激光测距传感器的测量原理

　　激光测距是一种主动光学探测方法。主动光学探测的探测机制是：由探测系统向目标发射波束(在光学探测中，一般是红外或可见光)，波束被目标表面反射产生回波信号。回波信号中直接或间接地包含待测信息。接收与信号处理系统通过接收和分析回波信号，获得被测量。激光具有相干性强、亮度高、方向性好等优点，因此激光出现后，立刻成为了绝大多数主动光学探测系统的首选光源。

　　目前，脉冲激光测距已获得了广泛的应用，如地形测量、地球到月球距离的测量等。图1为脉冲激光测距系统简图，其工作原理如下：人机操作发出测距指令，触发激光器发出激光脉冲，一小都分能量透过分束片，作为参考脉冲直接送到脉冲采集系统，作为计时的起始点，启动数字式测距计时器开始计时;另一帮分由折射棱镜反射，射向目标。一般发射前端有望远光学系统，为的是减少出射光束的发散角，以提高光能面密度，增大工作距离，还可以减少背景和周围非目标物的干扰。到达目标的激光束有一部分被表面漫反射回到测距仪;经接收物镜和光学滤波器，到达探测器APD，窄带光学滤波器的主要作用是充分利用激光优良的单色性，提高系统的信噪比;光探测器APD将光信号转换为电信号，然后将电信号进行信号放大、滤波整形。整形后的回波信号关闭时间间隔处理模块，使其停止计时。这样，根据时间间隔处理的结果t即可计算出待测目标的距离L为：

　　L=ct/2 (1)

　　式(1)中，c为光速。图1中，滤光片和光圈可以减少背景及杂闪光的影响，降低探测器输出信号中的背景噪声。根据式(1)，脉冲测距精度△L，可以表示为：