按测量方式分类，激光传感器可分为以下几大核心类型，不同类型的技术原理、适用场景及特点差异显著，以下是详细解析：

一、接触式与非接触式激光传感器

1. 非接触式激光传感器（主流类型）

利用激光的光学特性实现远距离测量，无需物理接触目标，避免对被测物体造成损伤，适用于动态、高温、易损等场景。

典型应用：工业零件尺寸检测、自动驾驶激光雷达、大气污染物监测等。

2. 接触式激光传感器（罕见）

通过激光辅助机械探针实现测量（如激光触发式测头），但本质仍依赖物理接触，目前应用较少，主要用于特殊精密加工场景。

二、基于光学原理的测量方式分类

1. 飞行时间（ToF）测量型

原理：发射激光脉冲，测量光从发射到反射回传感器的时间差（Δt），通过公式 d= 2c×Δt 计算距离（c 为光速）。

特点：

测量范围广（从几厘米到数公里），如车载激光雷达可达 200 米以上；

精度受时间测量精度影响，高端 ToF 传感器时间分辨率达皮秒级（对应距离精度 ±0.15mm）；

易受环境光干扰（如太阳光），需搭配滤光片或脉冲编码技术。

应用：扫地机器人避障、地形测绘、物流包裹体积测量。

2. 三角测量型（光学三角法）

原理：激光发射端以固定角度照射目标，反射光经透镜聚焦到光电探测器（如 CCD/CMOS）上，通过光斑位置变化计算距离（基于三角形相似原理）。

特点：

短距离高精度（典型范围 0.1mm~10m，精度 ±0.1μm~±1mm）；

测量范围与精度成反比（距离越近精度越高）；

对被测物体表面反射率敏感（深色表面易导致信号减弱）。

应用：半导体晶圆厚度检测、3D 打印层厚监控、手机摄像头自动对焦。

3. 干涉测量型（激光干涉法）

原理：利用激光的相干性，将发射光与反射光叠加产生干涉条纹，通过条纹变化计算位移（如迈克尔逊干涉仪原理）。

特点：

纳米级超高精度（如 ±0.1nm），是目前精度最高的激光测量方式；

测量范围通常较小（数毫米至数十厘米）；

对环境振动、温度变化敏感，需在恒温隔振环境下使用。

应用：光刻机工件台定位、精密机械导轨直线度检测、光纤熔接损耗测量。

4. 衍射测量型（激光衍射法）

原理：激光照射到被测物体边缘或缝隙时产生衍射现象，通过分析衍射图案（如夫琅禾费衍射条纹）计算尺寸。

特点：

非接触测量，适用于微小尺寸（如 0.1μm~1mm）检测；

精度可达 ±0.1μm，适合测量细丝、狭缝宽度等；

对被测物体边缘形状要求高（需规则几何轮廓）。

应用：电子元器件引脚间距检测、纺织纤维直径测量、刀片刃口磨损监测。

5. 多普勒效应测量型（激光多普勒法）

原理：当激光照射运动物体时，反射光频率因多普勒效应发生偏移（f d = λ2vcosθ，v 为速度，θ 为入射角度，λ 为波长），通过频率差计算速度。

特点：

非接触测量动态速度，响应时间＜1ms；

精度可达 ±0.1%（如测量 10m/s 速度时误差 ±0.01m/s）；

需目标物体具有一定反光性，且运动方向需与激光束有夹角。

应用：交通测速雷达、工业传送带速度监测、血流速度检测（医疗领域）。

三、基于光谱分析的测量方式分类

1. 激光吸收光谱测量型（如 TDLAS）

原理：利用特定波长激光被目标气体分子选择性吸收的特性（如 CO₂在 1572nm 处的吸收峰），通过朗伯 - 比尔定律（ I=I 0 e −αCL ，α 为吸收系数，C 为浓度，L 为光程）计算气体浓度。

特点：

ppm~ppb 级高精度，可检测微量气体（如 CH₄、NO₂）；

响应时间快（＜1 秒），适用于实时监测；

需根据目标气体选择对应波长激光器（如 1653nm 用于 H₂O 检测）。

应用：环境空气质量监测、工业废气排放检测、天然气管道泄漏预警。

2. 激光诱导荧光（LIF）测量型

原理：用激光照射被测物质，使其激发并发射荧光，通过分析荧光光谱特性（如波长、强度）判断物质成分或浓度。

特点：

高灵敏度（检测限可达 μg/L 级），适用于痕量污染物检测；

可区分不同物质的荧光特性（如区分石油类与藻类荧光）；

受背景光干扰较大，需搭配窄带滤光片。

应用：水体油污染监测、生物荧光标记检测、食品中农药残留快速筛查。

四、三维扫描与点云测量型（激光雷达 / LiDAR）

原理：通过发射多束激光（如 16 线、64 线、128 线）并接收反射信号，构建目标物体的三维点云模型，结合扫描角度计算空间坐（X,Y,Z）。

特点：

可实时生成环境三维地图，角分辨率达 0.1°~1°；

测量范围从数米到数百米（如车载 LiDAR 典型范围 200 米）；

固态激光雷达（如 MEMS、OPA）无机械旋转部件，可靠性更高。

应用：自动驾驶环境感知、智慧城市三维建模、林业植被覆盖率监测、考古遗址地形扫描。

五、复合测量方式（多原理融合）

类型：如 “ToF + 三角测量” 结合，兼顾长距离与高精度（近距离用三角法，远距离切换 ToF）；“激光雷达 + 视觉相机” 融合，提升环境感知可靠性。

应用：高端服务机器人（如仓储 AGV），通过复合测量避免单一传感器缺陷（如激光雷达在玻璃墙前的误判，可通过视觉补偿）。

总结与选型建议

不同测量方式的激光传感器在精度、范围、成本和环境适应性上各有优劣，选型时需优先明确核心需求：

若需长距离动态测量（如自动驾驶），选 ToF 激光雷达；

若需纳米级静态精度（如半导体制造），选激光干涉仪；

若需气体成分分析，选 TDLAS 或 LIF 传感器；

复杂环境下可考虑复合测量方式，通过多原理融合提升可靠性。

此外，还需结合被测物体特性（反射率、运动状态）、环境干扰（光、振动、温度）及成本预算综合决策。