測距傳感器

超聲波測距傳感器

紅外線測距傳感器

超聲波測距傳感器原理：

超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。

激光測距傳感器工作原理：

激光傳感器工作時，先由激光二極管對準目標發射激光脈衝。經目標反射後激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統接收後成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄並處理從光脈衝發出到返回被接收所經歷的時間，即可測定目標距離。激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間，因為光速太快。

紅外線測距傳感器工作原理：

紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發射與接收二極管，發射管發射特定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當紅外的檢測方向遇到障礙物時，紅外信號反射回來被接收管接收，經過處理之後，通過數字傳感器接口返回到機器人主機，機器人即可利用紅外的返回信號來識別周圍環境的變化

24GHZ雷達測距傳感器原理：

FSK測運動物體 ^[1] 

FMCW測靜止和運動物體

激光測距傳感器的優勢: 　激光測距傳感器LDM301 核心技術指標

1、 激光測距傳感器

2、 測量距離範圍0.5-300米，3000米（要使用反光板）

3、 全程精度誤差20毫米

4、 激光連續使用壽命超過5萬個小時（5年）

5、 具備標準的RS232、RS422的通訊串口和以太網接口

6、 同時具備數字信號和4-20MA模擬型號輸出。模擬信號對應距離最大值可自行設定

7、 激光測距傳感器可以和以太網標準ASC2碼

8、 簡潔實用的通訊軟件保證了現場工作的準確方便

1、應用於出租車計價器檢測系統

為了更加節能減排，解決電動汽車產業發展的計量需求，移動式電動出租車計價器檢測系統正式啓用。檢測裝置大體分為兩部分，一個是類似密碼箱大小的主機，放在車的後座上，另一個是測距傳感器，吸附在車身上。據介紹，裝置採用的是行車測距法，司機開着車行駛一定距離，檢測裝置和計價器會同步採樣。整個檢測過程預計七八分鐘就能完成。 ^[2] 

一、傳輸時間激光距離傳感器的發展激光在檢測領域中的應用十分廣泛，技術含量十分豐富，對社會生產和生活的影響也十分明顯。激光測距是激光最早的應用之一。這是由於激光具有方向性強、亮度高、單色性好等許多優點。1965年前蘇聯利用激光測地球和月球之間距離（380´103km）誤差只有250m。1969年美國人登月後置反射鏡於月面，也用激光測量地月之距，誤差只有15cm。利用激光傳輸時間來測量距離的基本原理是通過測量激光往返目標所需時間來確定目標距離。即：傳輸時間激光測距雖然原理簡單、結構簡單，但以前主要用於軍事和科學研究方面，在工業自動化方面卻很少見。因為激光測距傳感器售價太高，一般在幾千美元。實際上，所有工業用户都在尋找一種能在較遠距離實現精密距離檢測的傳感器。因為許多情況下近距離安裝傳感器會受物理位置及生產環境的限制，如今的傳輸時間激光測距傳感器將為這類場合的工程師排憂解難。

二、工作原理　傳輸時間激光傳感器工作時。傳輸時間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間，因為光速太快。例如，光速約為3´108m/s，要想使分辨率達到1mm，則傳輸時間測距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時間：0.001m¸(3´108m/s)=3ps要分辨出3ps的時間，這是對電子技術提出的過高要求，實現起來造價太高。但是如今廉價的傳輸時間激光傳感器巧妙地避開了這一障礙，利用一種簡單的統計學原理，即平均法則實現了1mm的分辨率，並且能保證響應速度。

三、解決其它技術無法解決的問題　傳輸時間激光距離傳感器可用於其它技術無法應用的場合。例如，當目標很近時，計算來自目標反射光的普通光電傳感器也能完成大量的精密位置檢測任務。但是，當目標距離較遠內或目標顏色變化時，普通光電傳感器就難以應付了。雖然先進的背景噪聲抑制傳感器和三角測量傳感器在目標顏色變化的情況下能較好地工作，但是，在目標角度不固定或目標太亮時，其性能的可預測性變差。此外，三角測量傳感器一般量程只限於0.5m以內。超聲波傳感器雖然也經常用於檢測距離較遠的物體，而且由於它不是光學裝置，所以不受顏色變化的影響。但是，超聲波傳感器是依據聲速測量距離的，因此存在一些固有的缺點，不能用於以下場合。

①待測目標與傳感器的換能器不相垂直的場合。因為超聲波檢測的目標必須處於與傳感器垂直方位偏角不大於10°角以內。

②需要光束直徑很小的場合。因為一般超聲波束在離開傳感器2m遠時直徑為0.76cm。

③需要可見光斑進行位置校準的場合。

④多風的場合。

⑤真空場合。

⑥温度梯度較大的場合。因為這種情況下會造成聲速的變化。

⑦需要快速響應的場合。

⑧空氣密度變化較大的情況。密度變化會造成聲速變化。

而激光距離傳感器能解決上述所有場合的檢測。

四、在自動化領域的廣泛用途　如今，自動檢測和控制的方法中，除了超聲波傳感器和普通光電傳感器外，又增加了一個能解決長距離測量和檢驗的新方法—傳輸時間激光距離傳感器。它為各種不同場合提供了應用的靈活性，這些場合可包括如下：

①設備定位。

②測量料包的料位。

③測量傳送帶上的物體距離和物體高度。

④測量原木直徑。

⑤保護高架起重機免於碰撞。

⑥無誤差檢查場合。

⑦飛機離地距離監測。

激光測距傳感器的基本組成是激光器、成像物鏡、光電位敏接收器、信號處理機測量結果顯示系統。激光束在被測物體表面上形成一個亮的光斑，成像物鏡將該光斑成像到光敏接收器的光敏上，產生探測其敏感面上光斑位置的電信號。當被測物體移動時，其表面上光斑相對成像物鏡的位置發生改變，相應地成像點在光敏器件上的位置也要發生變化，由目標反射回來的光線通過接收鏡頭組並聚焦於CCD，傳感器使用CCD上的所有光點的光量分佈來決定光點的中心，並以此作為目標物位置。CCD檢測出光點對每一像素的光量分佈峯值並將其識別為目標物位置，不管光點的光量分佈如何，CCD都能做穩定的高精度位移測量。

激光參數

激光特性：紅色激光二極管；

波長：635nm；

激光等級：2級；

光斑類型：點狀；

光斑大小：直徑約2mm；

輸出功率：小於1mW；

型號 LMG3001P LMG5005P LMG8015P

量程 45—70mm 50—150mm 50—200mm

分辨率 20μm 50μm 100μm

採樣頻率 1.2KHz 1.2KHz 1.2KHz

非線性度 <0.1% <0.1% <0.1%

電氣參數

工作電壓：18—24V；

工作電流：最大140mA；

輸出格式：RS232、RS485、4—20mA、0—10V（數字量和模擬量任選其一）；