激光雷达检测

激光对人眼的危害

激光对人体危害是通过光热效应，声效应，光化学效应产生的。生物组织吸收了激光能量后会引起温度的突然上升，这就是热效应。热效应损伤的程度时又曝光时间，激光波长，能量密度，曝光面积以及组织的类型共同决定。声效应是由激光诱导的冲击波产生的，冲击波在组织中传播时会使局部组织汽化，最终导致组织产生一些不可逆的伤害。激光还具有光化学效应，诱发细胞内的化学物质发生改变，从而对组织产生伤害。图1为激光发射到辐射面上的能量形式。

可能造成的伤害由以下几种类型

1、对人眼的伤害

严重暴露在激光下可能会造成对角膜和视网膜的伤害，伤害的位置和范围取决于激光的波长和级别。长期接触可能造成白内障或者视网膜损伤，严重暴露在高级别激光下也会造成同样的结果。佩带合适的激光防护眼镜或者其他工程防护手段可以很容易的预防激光对眼睛的伤害。

2、对皮肤的伤害

严重的暴露在强的红外波段激光下可能对皮肤造成烧伤。而紫外激光可能造成烧伤，皮肤癌以及加速皮肤老化。

3、电学危害

在激光使用的过程中遇到最多的电学伤害是电击。高压系统是激光系统中潜在的致命的危险。

4、化学危害

激光系统中的一些物质，如染料，准分子等，具有毒性，可能对人体造成危害，同时，激光导致的化学反应可能会产生有害的粒子和气体。

5、火灾危害

燃料激光器中的溶剂是非常易燃的。高压脉冲和灯的闪烁可能造成火星，引发火灾，激光过程中激光的直接照射，以及连续红外激光的反射光意外照射，都可能引燃易燃品，其他潜在的火灾隐患。

智能工程及建筑电气检测

（1）智能建筑工程性能测试

（2）现场色温及显色指数测试

（3）建筑物等电位连接性能测试

（4）低压配电装置设置检查

（5）各相线、接地线、连接点性能测试

（6）电线电缆绝缘层厚度及线芯直径检测

（7）开关插座电气间隙、爬电距离及绝缘电阻检测

质量评价指标及计算方法

国家标准：机载激光雷达点云数据质量评价指标及计算方法.pdf

激光雷达的性能指标

激光雷达的主要性能参数有激光的波长、探测距离、FOV(垂直+水平)、测距精度、角分辨率、出点数、线束、安全等级、输出参数、IP防护等级、功率、供电电压、激光发射方式(机械/固态)、使用寿命等。激光雷达的优势非常明显，其探测的范围更广，且精度更高。但是在极端天气或者烟雾环境下性能大大降低，而且由于其数据采集量大，价格也非常贵。

激光的波长：目前市场上三维成像激光雷达最常用的波长是905nm和1550 nm。1550nm波长LiDAR传感器可以以更高的功率运行，以提高探测范围，同时对于雨雾的穿透力更强。905nm的主要优点是硅在该波长处吸收光子，而硅基光电探测器通常比探测1550 nm光所需的铟镓砷(InGaAs)近红外探测器便宜。

安全等级：激光雷达的安全等级是否满足Class 1，需要考虑特定波长的激光产品在完全工作时间内的激光输出功率，即激光辐射的安全性是波长、输出功率，和激光辐射时间的综合作用的结果。

探测距离：激光雷达的测距与目标的反射率相关。目标的反射率越高则测量的距离越远，目标的反射率越低则测量的距离越近。因此在查看激光雷达的探测距离时要知道该测量距离是目标反射率为多少时的探测距离。

FOV：激光雷达的视场角有水平视场角和垂直视场角。如果是机械旋转激光雷达，则其水平视场角为360度。

角分辨率：一个是垂直分辨率，另一个是水平分辨率。水平方向上做到高分辨率其实不难，因为水平方向上是由电机带动的，所以水平分辨率可以做得很高。一般可以做到0.01度级别。垂直分辨率是与发射器几何大小相关，也与其排布有关系，就是相邻两个发射器间隔做得越小，垂直分辨率也就会越小。垂直分辨率为0.1~1度的级别。

出点数：每秒激光雷达发射的激光点数。激光雷达的点数一般从几万点至几十万点每秒左右。

线束：多线激光雷达，就是通过多个激光发射器在垂直方向上的分布，通过电机的旋转形成多条线束的扫描。多少线的激光雷达合适，主要是说多少线的激光雷达扫出来的物体能够适合算法的需求。理论上讲，当然是线束越多、越密，对环境描述就更加充分，这样还可以降低算法的要求。常见的激光雷达的线束有：16线、32线、64线等。

输出参数：障碍物的位置(三维)、速度(三维)、方向？、时间戳(某些激光雷达有)、反射率

使用寿命：机械旋转的激光雷达的使用寿命一般在几千小时；固态激光雷达的使用寿命可高达10万小时。

激光发射方式：传统的采用机械旋转的结构，机械旋转容易导致磨损使得激光雷达的使用寿命有限。固态激光雷达主要由三类-Flash 、MEMS、相控阵。Flash 激光雷达只要有光源，就能用脉冲一次覆盖整个视场。随后再用飞行时间（ToF）方法接收相关数据并绘制出激光雷达周围的目标。MEMS激光雷达其结构相当简单，只要一束激光和一块反光镜。具体来说，激光射向这块类似陀螺一样旋转的反光镜就行，反光镜通过转动，可以实现对激光方向的控制。相控阵激光雷达利用独立天线同步形成的微阵列，相控阵可以向任何方向发送无线电波，完全省略了“旋转”这一步骤，只需控制每个天线发送信号间的时机或阵列，就能控制信号射向特定位置。

激光雷达性能测试检测方法

a、将雷达放置于转台上方，保证旋转中心和雷达中心重合；

b、在雷达前方10m±1cm处放置反射板；

c、将雷达放置在原点处即正对反射板（反射板的平面垂直于激光雷达法线出光方向、，打开雷达并预热30min，开始采集点云；

d、逆时针旋转转台，上位机点云图观察到水平视场最右侧点云移动到反射板左侧边缘时，记录此时转台角度 i；

e、之后顺时针旋转转台，当观察到水平视场最左侧点云移动到反射板左侧边缘时，记录此时转台的角度，多次测量取平均值记为 ；

f、单次测量水平视场角为丨 i- 丨，10次重复测量取平均值为测量结果。

激光雷达性能测试环境

a、温度：23±5℃；

b、湿度：20%RH~80%RH；

c、照度：不大于100klx；

d、场地：大于2m×10m；

e、25cm×25cm、反射率为20%±1%漫反射板；

f、六维电动转台精度：0.1°；

g、全站仪。

常见的几种激光雷达

有脉冲激光雷达、连续波激光雷达和混合型激光雷达

数字显示激光雷达和成像激光雷达

有地基固定式激光雷达、车载激光雷达、机载激光雷达、船载激光雷达、星载激光雷达、弹载激光雷达和手持式激光雷达

有激光测距雷达、激光测速雷达、激光测角雷达和跟踪雷达、激光成像雷达

激光雷达的激光对眼睛的辐射伤害

大多数激光雷达使用激光的光源为发射波长为 905 nm 或 1550 nm 的红外光。虽然不可见的近红外光（波长达 1400 nm）可以穿透我们的眼睛并直接照射到视网膜上，但是，激光雷达系统都遵循IEC/EN 60825标准，使用的是 1 类激光器——也就是说在所有正常使用条件下激光对人眼是没有危害的。

激光性能参数定义

M2因子  

在激光科学中，参数M²也称为光束质量因子，表示光束到理想高斯光束的变化程度。它由光束的光束参数乘积(BPP)与相同波长的理想  

高斯光束的光束参数乘积(BPP)之比计算而得。它将激光束的发散度与能够达到的最小聚焦光斑大小联系起来。对于单模TEM00(高斯)  

激光束，M²为1。  

光束质量在很多应用中是重要的评价标准，在光纤通信中，为了与单模光纤耦合，需要M²因子接近1的光束。M²决定了已知直径的准  

直光束聚焦的紧密程度，焦点的直径跟随M²和辐照度的变化而变化，这在激光加工和激光焊接中是非常重要的，因为它决定了焊接位  

置的高能量密度。  

ISO标准规定了一种计算M²的方法，测量一组光束的直径，最大限度地减少误差来源。以下是主要步骤:  

-用无像差透镜聚焦。  

-使用ISO标准中详细的回归方程来拟合双曲线到X轴和Y轴的数据点，通过最小化测量误差来提高计算的准确性。  

-从拟合曲线中提取每个轴的θ、R、W0和M2的值。ISO标准还提出了一些关于直径测量的额外规则(特别是当使用ccd或cmos阵列传感器时):  

-用直径的三倍作为计算区域。  

-在进行测量之前一定要去除背景噪声。

激光性能检测范围

固体激光器（光纤激光器）

波长

输出功率

功率不稳定度

束散角

出口光束直径、束宽

光束质量因子

束腰直径、宽度

光束指向不稳定度

偏振度

阈值

电光转换效率

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）

输出能量（准连续型和脉冲型）

输出能量不稳定度（准连续型和脉冲型）

平均功率（准连续型和脉冲型） 

 半导体激光器

中心波长

峰值波长

谱宽度

输出光功率

平均功率（准连续型和脉冲型）

峰值功率（准连续型和脉冲型）

脉冲能量（准连续型和脉冲型）

工作电压

工作电流

阈值电流

斜率效率

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）

电光转换效率

温度-波长漂移系数

偏振度

光束宽度

光强分布

输出功率不稳定度

输出能量不稳定度（准连续型和脉冲型）

占空比

边模抑制比

截止频率 

工业激光器

输出功率

平均输出功率（准连续型和脉冲型）

输出功率不稳定度

光束质量因子

波长

半峰全宽

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

电光转换效率

光束直径

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）

单脉冲能量（准连续型和脉冲型）

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）