激光测距传感器是利用激光对目标的距离进行准确测定的传感器，其工作原理主要基于激光的特性（方向性强、单色性好、能量集中）和不同的测距方法，常见原理包括以下几类：
一、飞行时间法（ToF，Time of Flight）
核心原理
通过测量激光从发射到经目标反射后被接收的时间差，计算目标距离。公式为：
距离 = （光速 × 飞行时间）/ 2（除以 2 是因为激光需往返目标）。
细分类型
脉冲 ToF（Pulsed ToF）
工作方式：发射短脉冲激光（纳秒级），接收端检测反射脉冲，通过时间戳计算飞行时间。
特点：适用于远距离测量（可达数千米），抗环境光干扰能力强，但精度受时间测量分辨率限制（通常 ±10cm~±1m）。
应用：车载激光雷达（如 Velodyne）、无人机避障、建筑测绘。
相位偏移法（Phase Shift ToF）
工作方式：发射连续调制的激光（如正弦波调制），通过测量发射光与反射光的相位差计算距离。
公式：
距离 = （光速 × 相位差）/（4π× 调制频率）
特点：精度高（可达 ±1mm），但测量范围较脉冲 ToF 短（通常 < 100 米），适合中短距离精密测量。
应用：手机 LiDAR（如 iPhone Pro）、扫地机器人测距、工业零件尺寸检测。
二、三角测量法（Triangulation）
核心原理
利用几何三角关系计算距离：激光发射器以固定角度发射光束，目标反射光被接收器（如 CCD/CMOS）接收，根据光斑在接收器上的位置变化计算距离。
工作流程
激光发射器发射一束激光，照射到目标物体上形成光斑；
接收器与发射器呈固定夹角，接收反射光斑；
根据光斑在接收器上的位置（如像素坐标），通过三角几何关系计算距离：
距离 = 基线长度 × 焦距 / 光斑偏移量
（基线长度为发射器与接收器的间距，焦距为接收器镜头焦距）。
特点与应用
精度：可达微米级（±1μm~±100μm），但测量范围较近（通常 < 1 米），适用于近距离精密检测。
场景：工业零件表面轮廓扫描、PCB 板翘曲度测量、3D 打印层厚监测。
三、干涉测量法（Interferometry）
核心原理
利用激光的相干性，通过发射光与参考光的干涉条纹变化计算距离，属于纳米级精度的测量方法。
细分技术
迈克尔逊干涉法
原理：激光束被分光镜分为两束，一束经目标反射（测量臂），另一束经固定反射镜反射（参考臂），两束光干涉形成条纹，根据条纹移动量计算距离变化。
应用：半导体晶圆厚度测量、光学元件表面平整度检测。
白光干涉法
原理：利用白光光源的低相干性，仅当测量臂与参考臂光程差接近零时才产生清晰干涉条纹，通过扫描光程差确定目标位置。
特点：适合粗糙表面或多层结构测量，精度达纳米级（±1nm）。
应用：MEMS 器件表面形貌分析、磁头滑块高度测量。
四、光谱共焦法（Chromatic Confocal）
核心原理
利用不同波长激光在透镜中焦距不同的特性，通过光谱分析确定目标距离：
白光（多波长激光）经物镜聚焦，不同波长光在不同深度聚焦；
目标反射光经同一物镜返回，通过光谱仪分析反射光的波长，确定聚焦点位置（即距离）。
特点与应用
精度：亚微米级（±0.1μm~±1μm），适合测量透明或反光表面（如玻璃、金属）。
场景：锂电池极片厚度检测、手机屏幕玻璃曲率测量、生物细胞尺寸监测。
五、调频连续波法（FMCW，Frequency Modulated Continuous Wave）
核心原理
发射频率随时间线性变化的连续激光（调频波），通过测量发射波与反射波的频率差计算距离：
频率差与飞行时间成正比，结合调频斜率可换算为距离。
特点与应用
优势：兼具 ToF 的远距离（千米级）和相位法的高精度（±1cm），抗干扰能力强。
场景：航空航天测距（如卫星激光测高）、高端工业雷达、自动驾驶（未来固态激光雷达的发展方向）。
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