在烟盒大小微型传感器中集成光学芯片，让高精度位移和振动测量成为可能！

在烟盒大小的微型传感器中集成光学芯片，确实为高精度位移和振动测量提供了可能，这主要得益于集成光学芯片的优势以及相关测量技术的发展，以下从原理、优势、应用场景等方面进行详细介绍：

原理

• 集成光学芯片：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，如激光器、调制器、光电探测器和滤波器等。通过将这些光学元件集成在一起，简化了系统设计，使得传感器能够进行更快速、更准确的测量。
• 测量方法：

  激光三角测量法：通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收。根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。该方法适用于高精度、短距离的测量，最高线性度可达1um，分辨率可达到0.1um的水平。

  激光回波分析法：激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出，即所谓的脉冲时间法测量的，最远检测距离可达250m，但测量精度相对于激光三角测量法要低。

  激光多普勒振动仪（LDV）原理：在光学干涉的基础上，通过两束相干光束I1和I2的叠加来进行测量。叠加后的光强不是简单的两束光强之和，而且包括一个相干调制项。调制项与两束光之间的路径长度有关，可进行非常精确的振动测量及瞬时位移测量，但是欠缺测量绝对位移或距离的能力。

• 新型传感平台：挚感光子自主研发的激光传感平台将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。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。

优势

• 小型化：传统光学元器件通常体积大，而集成光学芯片将多个光学元件集成在一个单一的光学基底上，极大降低了模块尺寸，使得传感器可以达到烟盒大小，便于在空间受限的场景中应用。
• 低成本：光学元件集成化可以在低成本的基础上，实现更复杂的设计和更多的功能。相对于传统基于分立器件的多普勒测振仪，以集成光学芯片为核心的传感器具有低功耗、高性能、小型化的优势，为客户带来了低成本、便于集成的解决方案。
• 高精度：结合了激光三角测量法和激光回波分析法等测量方法的优点，通过专有的数字信号处理算法，在保持高精度测量的同时，还能实现多种测量功能，如瞬时位移、振动和光学相位测量等，测量精度可达到甚至超过传统方法。

应用场景

• 工业生产：

  金属薄片检测：通过测量金属薄片（薄板）的厚度变化，可以帮助发现皱纹、小洞或者重叠，避免机器发生故障。

  微小零件识别与控制：在微小零件的位置识别、传送带上有无零件的监测、机械手位置（工具中心位置）的控制等方面的应用，可以确保设备、产线的高效运转。

  灌装产品线检测：在灌装产品线上，可利用激光束反射表面的扩展程序来精确的识别灌装产品填充是否合格，在监测数量的同时也能保证灌装质量。

• 其他领域：在绝对距离测量、相对位移测量、远程振动测量或振动频谱测量、轮廓检测、厚度测量、曲率测量、透明物体的厚度测量等方面，这种集成光学芯片的微型传感器都有着广泛的应用前景。

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