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激光雷達檢測

描述：

激光對人眼的危害

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激光對人體危害是通過光熱效應，聲效應，光化學效應產(chǎn)生的。生物組織吸收了激光能量后會引起溫度的突然上升，這就是熱效應。熱效應損傷的程度時又曝光時間，激光波長，能量密度，曝光面積以及組織的類型共同決定。聲效應是由激光誘導的沖擊波產(chǎn)生的，沖擊波在組織中傳播時會使局部組織汽化，最終導致組織產(chǎn)生一些不可逆的傷害。激光還具有光化學效應，誘發(fā)細胞內(nèi)的化學物質(zhì)發(fā)生改變，從而對組織產(chǎn)生傷害。圖1為激光發(fā)射到輻射面上的能量形式。

可能造成的傷害由以下幾種類型

1、對人眼的傷害

嚴重暴露在激光下可能會造成對角膜和視網(wǎng)膜的傷害，傷害的位置和范圍取決于激光的波長和級別。長期接觸可能造成白內(nèi)障或者視網(wǎng)膜損傷，嚴重暴露在高級別激光下也會造成同樣的結(jié)果。佩帶合適的激光防護眼鏡或者其他工程防護手段可以很容易的預防激光對眼睛的傷害。

2、對皮膚的傷害

嚴重的暴露在強的紅外波段激光下可能對皮膚造成燒傷。而紫外激光可能造成燒傷，皮膚癌以及加速皮膚老化。

3、電學危害

在激光使用的過程中遇到最多的電學傷害是電擊。高壓系統(tǒng)是激光系統(tǒng)中潛在的致命的危險。

4、化學危害

激光系統(tǒng)中的一些物質(zhì)，如染料，準分子等，具有毒性，可能對人體造成危害，同時，激光導致的化學反應可能會產(chǎn)生有害的粒子和氣體。

5、火災危害

燃料激光器中的溶劑是非常易燃的。高壓脈沖和燈的閃爍可能造成火星，引發(fā)火災，激光過程中激光的直接照射，以及連續(xù)紅外激光的反射光意外照射，都可能引燃易燃品，其他潛在的火災隱患。

激光雷達發(fā)散角檢測

查看原文：激光雷達檢測-激光雷達發(fā)散角檢測

激光雷達（LiDAR）的發(fā)散角（通常指發(fā)射光束的發(fā)散角）是衡量其光束質(zhì)量、測距能力和空間分辨率的關(guān)鍵參數(shù)之一。較小的發(fā)散角意味著光束更集中，能量密度更高，有助于實現(xiàn)更遠的探測距離和更高的角度分辨率。檢測激光雷達的發(fā)散角通常涉及光學測量技術(shù)，以下是常見的檢測方法和流程：

一、主要檢測方法

刀口法（Knife-Edge Method）

原理：利用一個鋒利的邊緣（如刀片）逐步遮擋激光束，同時測量透射功率的變化。通過分析功率隨刀口位移的變化曲線（刀口曲線），可以積分得到光束的強度分布，進而計算光束寬度和發(fā)散角。

優(yōu)點：設備相對簡單，成本較低，適用于高功率激光。

缺點：測量速度慢，對刀口邊緣要求高，易受機械振動影響。

狹縫掃描法（Slit Scan Method）

原理：使用一個窄縫代替刀口，讓激光束通過狹縫后被探測器接收。狹縫在光束橫截面上進行二維掃描，記錄不同位置的透射光強，重構(gòu)光束輪廓。

優(yōu)點：比刀口法精度更高，能獲得更完整的二維光強分布。

缺點：掃描時間較長，機械結(jié)構(gòu)復雜。

CCD/CMOS相機法（Camera-Based Profiling）

原理：使用高動態(tài)范圍的CCD或CMOS相機直接拍攝激光束的橫截面光強分布。通過軟件分析圖像，計算光束寬度（如1/e2寬度、D4σ寬度等），并根據(jù)遠場測量距離計算發(fā)散角。

優(yōu)點：可實時、快速獲取二維光強分布，直觀，支持連續(xù)監(jiān)測。

缺點：需注意激光功率密度，避免損壞相機傳感器（常需使用衰減片或漫散射屏）；對弱光或特定波長（如近紅外）可能需要專用相機。

光束質(zhì)量分析儀（Beam Profiler）

原理：集成化的商用設備，通常基于相機法或掃描法，配備專業(yè)軟件，可自動計算光束參數(shù)（包括發(fā)散角、M2因子、橢圓度等）。

優(yōu)點：操作簡便，精度高，功能全面。

缺點：成本較高。

二、典型檢測流程（以CCD相機法為例）

1.0準備工作

環(huán)境：在暗室或遮光環(huán)境下進行，避免環(huán)境光干擾。

設備：激光雷達、CCD/CMOS相機（帶合適濾光片和衰減片）、光學平臺、精密位移臺（可選）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

安全：佩戴對應激光波長的防護眼鏡，確保激光束路封閉，遵守激光安全操作規(guī)程。

1.1系統(tǒng)搭建

將激光雷達固定在光學平臺上，確保穩(wěn)定。

將CCD相機放置在距離激光雷達出射口足夠遠的位置（通常在遠場，如數(shù)米至數(shù)十米），以確保測量的是發(fā)散后的光束。

調(diào)整相機位置，使激光束垂直入射到相機靶面中心。

根據(jù)激光功率，安裝適當?shù)闹行悦芏龋∟D）濾光片或使用漫散射屏（如磨砂玻璃）間接成像，防止相機飽和或損壞。

1.2光束圖像采集

啟動激光雷達，發(fā)射激光。

通過采集軟件獲取激光束在相機上的光強分布圖像。

確保圖像不飽和，信噪比足夠高。

1.3圖像處理與分析

使用專業(yè)軟件（如MATLAB、Python + OpenCV、或?qū)Ｓ霉馐治鲕浖┨幚韴D像。

提取光束的橫截面強度分布。

計算光束寬度（如沿X、Y方向的1/e2直徑或D4σ直徑）。

記錄相機到激光出射口的距離（L）。

1.4發(fā)散角計算

發(fā)散角（θ，通常以毫弧度mrad為單位）可通過以下公式估算： θ ≈ d / L 其中：

d 是遠場測得的光束直徑（如1/e2直徑）。

L 是測量距離（從激光出射口到相機的距離）。

對于更精確的測量，需考慮光束的傳播特性（如高斯光束），并可能需要在多個距離測量以擬合發(fā)散趨勢。

1.5重復與驗證

在不同距離重復測量，驗證發(fā)散角的一致性。

對激光雷達的不同掃描角度或通道進行測量，評估其均勻性。

1.6報告生成

記錄測量條件（波長、功率、距離、環(huán)境等）。

輸出發(fā)散角結(jié)果（通常給出X、Y方向的發(fā)散角）。

附上光束輪廓圖和分析數(shù)據(jù)。

三、注意事項

遠場條件：確保測量距離滿足遠場條件（Fraunhofer衍射區(qū)），否則測量結(jié)果不準確。

波長匹配：相機和光學元件需對激光波長敏感且兼容。

功率控制：嚴格控制入射到相機的功率，防止損傷。

校準：定期對測量系統(tǒng)（如相機像素尺寸）進行校準。

標準遵循：參考相關(guān)國際標準（如ISO 11146）進行測量和計算，確保結(jié)果的可比性和權(quán)威性。

通過上述方法和流程，可以準確評估激光雷達的光束發(fā)散角，為其性能優(yōu)化和應用提供重要依據(jù)。

激光雷達人眼安全GB/T7247.1檢測

查看原文：激光雷達檢測-激光雷達人眼安全GB/T7247.1檢測

關(guān)于激光雷達（LiDAR）人眼安全的 GB/T 7247.1 檢測，是確保該類激光產(chǎn)品在使用過程中不會對人眼造成傷害的關(guān)鍵合規(guī)步驟。隨著激光雷達在自動駕駛、智能交通、測繪、機器人等領(lǐng)域的廣泛應用，其激光輻射安全性受到高度關(guān)注。GB/T 7247.1 是中國針對激光產(chǎn)品安全的核心國家標準，直接關(guān)系到產(chǎn)品能否合法上市及出口。

以下是針對激光雷達人眼安全GB/T 7247.1檢測的詳細介紹：

一、標準概述：GB/T 7247.1-2024

GB/T 7247.1-2024《激光產(chǎn)品的安全第1部分：設備分類、要求》是我國最新發(fā)布的激光安全標準，已于2025年正式實施，替代了舊版 GB 7247.1-2012。該標準等同采用國際標準 IEC 60825-1:2014，具有國際互認性。

適用范圍：波長范圍為 180 nm 至 1 mm 的所有激光產(chǎn)品，包括激光雷達。
核心目標：評估激光輻射對人體（尤其是眼睛和皮膚）的危害程度，并據(jù)此進行安全分類，提出相應的工程控制、標識和使用要求。

二、激光雷達與人眼安全的關(guān)系

激光雷達通過發(fā)射激光束并接收反射信號來測量距離和構(gòu)建環(huán)境模型。其人眼安全主要取決于以下參數(shù)：

激光波長：人眼對不同波長的敏感度不同。例如：
- 可見光（400–700 nm）和近紅外（700–1400 nm）波段最危險，因為會被眼球聚焦到視網(wǎng)膜上，造成永久性損傷。
- 常見激光雷達使用 905 nm 或 1550 nm，其中 1550 nm 因水吸收較強，在角膜和房水中被大量吸收，不易到達視網(wǎng)膜，因此人眼安全性更高。
輸出功率/能量：功率越高，潛在危害越大。
脈沖特性：短脈沖高能量激光更容易造成視網(wǎng)膜燒傷。
光束發(fā)散角與掃描方式：影響單位面積上的能量密度和暴露時間。

三、GB/T 7247.1 檢測核心內(nèi)容（針對人眼安全）

為評估激光雷達是否滿足人眼安全要求，檢測主要圍繞以下幾個方面展開：

1. 激光安全等級分類

根據(jù)激光輻射的可達發(fā)射限值（AEL），將激光產(chǎn)品分為不同等級，直接影響其安全要求：

安全等級	說明	與人眼安全的關(guān)系
1類	安全，無危害	在正常使用條件下，不會對人眼造成傷害，最安全。
1M類	在使用光學儀器（如望遠鏡）時可能有害	裸眼觀察通常安全，但通過光學設備聚焦后可能傷眼。
2類	可見光激光（≤1 mW）	依賴眨眼反射保護，短時間暴露安全。
2M類	同上，但使用光學儀器時危險	類似2類，但光學放大后風險增加。
3R類	中低風險（1–5 mW）	直視可能傷眼，需謹慎使用。
3B類	中高風險（5–500 mW）	直接暴露可致眼睛或皮膚損傷。
4類	高風險（>500 mW）	可致嚴重眼傷、皮膚燒傷，甚至引發(fā)火災。

? 激光雷達目標等級：大多數(shù)車載或民用激光雷達設計目標為 1類或1M類，以確保在各種使用場景下對人眼絕對或基本安全。

2. 關(guān)鍵檢測項目

可達發(fā)射水平（AEL）測試：測量激光的最大輸出功率、能量密度、輻照度等，判斷是否超過對應安全等級的限值。
波長測量：確定激光中心波長及光譜寬度。
脈沖參數(shù)分析：包括脈寬、重復頻率、峰值功率等，用于計算人眼最大允許照射量（MPE）。
光束發(fā)散角與掃描特性：評估實際使用中人眼可能接收到的能量。
防護措施檢查：
- 是否有安全聯(lián)鎖、緊急停機、光束封閉等工程控制。
- 掃描失效時是否自動降功率或關(guān)閉。
標簽與說明書合規(guī)性：
- 必須清晰標注激光等級、波長、最大輸出功率。
- 提供安全使用說明和風險提示。

四、檢測流程（以專業(yè)機構(gòu)為例）

申請與資料提交
- 提交產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)、使用說明書、電路圖等。
- 明確產(chǎn)品工作模式（如連續(xù)、脈沖、掃描方式）。
樣品測試
- 在標準規(guī)定的測量條件下進行輻射測試。
- 評估是否符合所宣稱的安全等級。
安全評估與分類
- 根據(jù)測試數(shù)據(jù)，對照GB/T 7247.1-2024中的AEL限值，確定最終安全等級。
報告出具
- 合格后由CNAS/CMA認可實驗室出具GB/T 7247.1檢測報告，作為合規(guī)證明。
認證與市場準入
- 報告可用于：
  - 國內(nèi)市場監(jiān)管備案
  - 醫(yī)療器械注冊（如用于醫(yī)療LiDAR）
  - 出口認證（如CE認證中的IEC 60825-1、美國FDA 21 CFR 1040.10）

五、為何必須進行GB/T 7247.1檢測？

法律合規(guī)：未通過安全檢測的產(chǎn)品可能被禁止銷售或引發(fā)法律責任。
人眼安全保障：防止公眾或操作人員因意外暴露導致永久性視力損傷。
提升產(chǎn)品競爭力：獲得權(quán)威認證有助于贏得客戶信任，進入高端市場（如汽車、醫(yī)療）。
保險與責任規(guī)避：在發(fā)生安全事故時，檢測報告可作為企業(yè)已履行安全義務的證據(jù)。

六、建議

對于激光雷達制造商：

在產(chǎn)品設計階段就應遵循“本質(zhì)安全設計”原則，優(yōu)先選擇1550 nm波長、控制峰值功率、優(yōu)化掃描機制。
盡早委托具備 CNAS/CMA資質(zhì) 的第三方檢測機構(gòu)進行預測試，避免后期整改成本。
關(guān)注標準更新，GB/T 7247.1-2024 已強化對高功率、掃描型激光系統(tǒng)的評估要求。

激光雷達光束性能檢測項目

查看原文：激光雷達檢測-激光雷達光束性能檢測項目

激光雷達光束性能檢測是確保激光雷達系統(tǒng)準確、可靠運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：

探測距離與范圍：檢測激光雷達的最大探測距離以及在不同距離下的探測準確性，確保其能夠在設計要求的范圍內(nèi)有效工作。

角分辨率：評估激光雷達在水平和垂直方向上的最小分辨角度，這對于構(gòu)建高精度的三維點云圖至關(guān)重要。

測距精度與穩(wěn)定性：通過測量激光往返時間（ToF）計算目標距離的準確性，以及多次測量結(jié)果的一致性，確保數(shù)據(jù)的可靠性。

回波強度與信噪比：分析接收到的回波信號強度，以及信號與噪聲的比例，評估激光雷達在不同環(huán)境條件下的目標識別能力。

波束指向性與擴散角：檢查激光束的聚焦程度和發(fā)散情況，確保光束能夠精確指向目標并減少不必要的環(huán)境干擾。

掃描模式與頻率：對于機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達，檢測掃描機構(gòu)的穩(wěn)定性和頻率；對于固態(tài)激光雷達，則需評估電子掃描的靈活性和速度。

環(huán)境光抗干擾能力：在不同光照條件下測試激光雷達的表現(xiàn)，確保其能在強光或變化光照環(huán)境中正常工作。

深色物體檢出率：評估激光雷達對低反射率（如黑色衣服或路面）物體的探測能力，這是城市和夜間駕駛場景中的重要考量。

溫度與濕度影響：在標準或極端的溫度和濕度條件下測試激光雷達性能，確保其在各種氣候條件下的穩(wěn)定性。

長期穩(wěn)定性與壽命測試：長時間運行激光雷達，監(jiān)測性能衰減情況，評估其工作壽命和可靠性。

智能工程及建筑電氣檢測

查看原文：激光雷達檢測-智能工程及建筑電氣檢測

（1）智能建筑工程性能測試

（2）現(xiàn)場色溫及顯色指數(shù)測試

（3）建筑物等電位連接性能測試

（4）低壓配電裝置設置檢查

（5）各相線、接地線、連接點性能測試

（6）電線電纜絕緣層厚度及線芯直徑檢測

（7）開關(guān)插座電氣間隙、爬電距離及絕緣電阻檢測

質(zhì)量評價指標及計算方法

查看原文：激光雷達檢測-質(zhì)量評價指標及計算方法

國家標準： (圖1) 機載激光雷達點云數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標及計算方法.pdf

激光雷達的性能指標

查看原文：激光雷達檢測-激光雷達的性能指標

激光雷達的主要性能參數(shù)有激光的波長、探測距離、FOV(垂直+水平)、測距精度、角分辨率、出點數(shù)、線束、安全等級、輸出參數(shù)、IP防護等級、功率、供電電壓、激光發(fā)射方式(機械/固態(tài))、使用壽命等。激光雷達的優(yōu)勢非常明顯，其探測的范圍更廣，且精度更高。但是在極端天氣或者煙霧環(huán)境下性能大大降低，而且由于其數(shù)據(jù)采集量大，價格也非常貴。

激光的波長：目前市場上三維成像激光雷達最常用的波長是905nm和1550 nm。1550nm波長LiDAR傳感器可以以更高的功率運行，以提高探測范圍，同時對于雨霧的穿透力更強。905nm的主要優(yōu)點是硅在該波長處吸收光子，而硅基光電探測器通常比探測1550 nm光所需的銦鎵砷(InGaAs)近紅外探測器便宜。

安全等級：激光雷達的安全等級是否滿足Class 1，需要考慮特定波長的激光產(chǎn)品在完全工作時間內(nèi)的激光輸出功率，即激光輻射的安全性是波長、輸出功率，和激光輻射時間的綜合作用的結(jié)果。

探測距離：激光雷達的測距與目標的反射率相關(guān)。目標的反射率越高則測量的距離越遠，目標的反射率越低則測量的距離越近。因此在查看激光雷達的探測距離時要知道該測量距離是目標反射率為多少時的探測距離。

FOV：激光雷達的視場角有水平視場角和垂直視場角。如果是機械旋轉(zhuǎn)激光雷達，則其水平視場角為360度。

角分辨率：一個是垂直分辨率，另一個是水平分辨率。水平方向上做到高分辨率其實不難，因為水平方向上是由電機帶動的，所以水平分辨率可以做得很高。一般可以做到0.01度級別。垂直分辨率是與發(fā)射器幾何大小相關(guān)，也與其排布有關(guān)系，就是相鄰兩個發(fā)射器間隔做得越小，垂直分辨率也就會越小。垂直分辨率為0.1~1度的級別。

出點數(shù)：每秒激光雷達發(fā)射的激光點數(shù)。激光雷達的點數(shù)一般從幾萬點至幾十萬點每秒左右。

線束：多線激光雷達，就是通過多個激光發(fā)射器在垂直方向上的分布，通過電機的旋轉(zhuǎn)形成多條線束的掃描。多少線的激光雷達合適，主要是說多少線的激光雷達掃出來的物體能夠適合算法的需求。理論上講，當然是線束越多、越密，對環(huán)境描述就更加充分，這樣還可以降低算法的要求。常見的激光雷達的線束有：16線、32線、64線等。

輸出參數(shù)：障礙物的位置(三維)、速度(三維)、方向？、時間戳(某些激光雷達有)、反射率

使用壽命：機械旋轉(zhuǎn)的激光雷達的使用壽命一般在幾千小時；固態(tài)激光雷達的使用壽命可高達10萬小時。

激光發(fā)射方式：傳統(tǒng)的采用機械旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，機械旋轉(zhuǎn)容易導致磨損使得激光雷達的使用壽命有限。固態(tài)激光雷達主要由三類-Flash 、MEMS、相控陣。Flash 激光雷達只要有光源，就能用脈沖一次覆蓋整個視場。隨后再用飛行時間（ToF）方法接收相關(guān)數(shù)據(jù)并繪制出激光雷達周圍的目標。MEMS激光雷達其結(jié)構(gòu)相當簡單，只要一束激光和一塊反光鏡。具體來說，激光射向這塊類似陀螺一樣旋轉(zhuǎn)的反光鏡就行，反光鏡通過轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)對激光方向的控制。相控陣激光雷達利用獨立天線同步形成的微陣列，相控陣可以向任何方向發(fā)送無線電波，完全省略了“旋轉(zhuǎn)”這一步驟，只需控制每個天線發(fā)送信號間的時機或陣列，就能控制信號射向特定位置。