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測距傳感器工作原理：各種測距傳感器工作原理及應用

　　測距傳感器，相信大家一定不會陌生了，今天本文收集整理了一些關(guān)于測距傳感器的原理資料，希望本文能對各位讀者有比較大的參考價值。下面我們就來對其原理作下簡要說明。
　　
　　超聲波測距傳感器原理
　　超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)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(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)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。
　　
　　測距傳感器
　　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(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)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。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)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(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)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(jīng)過處理之后，通過數(shù)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(huán)境的變化。
　　總結(jié)，上述的內(nèi)容主要是針對測距傳感器的原理方面的知識講解的，如超聲波測距傳感器原理、激光測距傳感器工作原理及紅外線測距傳感器工作原理這三方面，關(guān)于“測距傳感器的原理”的分享就先到這里了，希望上述介紹對大家的工作上有所幫助。

測距傳感器工作原理：各種距離傳感器的工作原理解析

描述
傳感器的定義 傳感器是一種能把物理量或化學量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會（IEC:International Electrotechnical Committee）的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理（模擬或數(shù)字）能力的系統(tǒng)”。傳感器是傳感系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口。
說到距離傳感器，很多人可能都不熟悉。但如果說用手機撥打電話以后將聽筒放在臉上的時候屏幕就黑了，當把手機從耳邊移開的時候，屏幕又亮了的情況，相信大多數(shù)人有遇到過。其實這就是距離傳感器在發(fā)揮作用。接下來，皮卡中國小編就來介紹一下距離傳感器的相關(guān)知識。
什么是距離傳感器
距離傳感器是一種利用超聲波或激光來測量物體距離的傳感器，主要用來測量運動物體的位置隨時間變化的規(guī)律，使用它可以完成多種運動學和動力學測定。
距離傳感器原理
利用各種元件檢測對象物的物理變化量，通過將該變化量換算為距離，來測量從傳感器到對象物的距離位移的機器。
距離傳感器的分類
1、激光距離傳感器
激光測距是激光最早的應用之一。這是由于激光具有方向性強、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點。
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。傳輸時間激光測距雖然原理簡單、結(jié)構(gòu)簡單，但以前主要用于軍事和科學研究方面，在工業(yè)自動化方面卻很少見。
激光距離傳感器多應用于飛機飛行高度確定、保護液壓成型沖模、二軸起重機定位等方面。
2、超聲波距離傳感器
超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。
它廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。
3、紅外測距傳感器
紅外脈沖傳感器通過發(fā)射特別短的光脈沖，并測量此光脈沖從發(fā)射到被物體反射回來的時間，通過測時間來計算與物體之間的距離。
紅外測距傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)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(jīng)過處理之后，通過數(shù)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(huán)境的變化。
距離傳感器產(chǎn)品
1、手機距離傳感器
手機使用的距離傳感器是利用測時間來實現(xiàn)距離測量的一種傳感器。距離傳感器一般都在手機聽筒的兩側(cè)或者是在手機聽筒凹槽中，這樣便于它的工作。當用戶在接聽或撥打電話時，將手機靠近頭部，距離傳感器可以測出之間的距離到了一定程度后便通知屏幕背景燈熄滅，拿開時再度點亮背景燈，這樣更方便用戶操作也更為節(jié)省電量。
2、遠距離測量傳感器
多用于野外環(huán)境（山體情況、峽谷深度等）和飛機高度檢測，也有部分用于礦井深度、物料高度的測量;野外主要應用于檢測山體情況和峽谷深度等;飛機高度測量主要是檢測飛機在起飛和降落時距離地面的高度，實時顯示在控制面板上;測量物料各點高度，用于計算物料的體積。用于飛機高度和物料高度的傳感器有LDM301系列，野外應用的有LDM4x系列。
距離傳感器優(yōu)缺點
1、激光距離傳感器
它的優(yōu)點是精確，缺點是需要注意人體安全，且制做的難度較大，成本較高，而且光學系統(tǒng)需要保持干凈，否則將影響測量。
2、超聲波距離傳感器
超聲波距離傳感器的優(yōu)點是比較耐臟污，即使傳感器上有塵土，只要沒有堵死就可以測量，可以在較差的環(huán)境中使用，所以倒車雷達多半使用超聲波，缺點是精度較低，且成本較高。
3、紅外測距傳感器
紅外測距的優(yōu)點是便宜，易制，安全，缺點是精度低，距離近，方向性差。
距離傳感器應用
1、應用于手機
目前距離感應器主要廣泛應用于手機上：當接通電話時，如果擋住距離感應器（在輔助攝像頭和光線感應器之間的不明顯的小長方形）的話，屏幕會變黑。也就是在你接電話時，屏幕會變黑，節(jié)約用電的同時還可以防止誤操作。
2、應用于智能皮帶
皮帶扣里嵌入了距離傳感器。當你把皮帶調(diào)整至合適寬度、卡好皮帶扣后，如果皮帶在10秒鐘內(nèi)沒有重新解開，傳感器就會自動生成你本次的腰圍數(shù)據(jù)。皮帶與皮帶扣連接處的其中一枚鉚釘將被數(shù)據(jù)傳輸裝置所替代。當你將智能手機放在鉚釘處保持兩秒鐘靜止，手機里的自我健康管理App會被自動激活，并獲取本次腰圍數(shù)據(jù)。
隨著智能手機的普及，距離感應器成為了每一臺智能手機必備的功能，主要是為了防止誤操作。當然距離感應器的功能作用遠不止此，今后它將應用于更多的行業(yè)領(lǐng)。
來源；互聯(lián)網(wǎng)
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測距傳感器
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超聲波傳感器是一種利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。
中文名
測距傳感器
測量距離范圍
0.5-300米，3000米
全程精度誤差
20毫米
激光特性
紅色激光二極管
目錄
1
主要分類
2
工作原理
3
應用領(lǐng)域
測距傳感器主要分類
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超聲波測距傳感器激光測距傳感器紅外線測距傳感器24GHZ雷達傳感器
測距傳感器工作原理
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超聲波測距傳感器原理：
24GHZ雷達傳感器RFbeam
超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)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(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)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(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)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。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)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(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)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(jīng)過處理之后，通過數(shù)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(huán)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
測距傳感器應用領(lǐng)域
編輯
語音
激光測距傳感器的優(yōu)勢: 　激光測距傳感器LDM301 核心技術(shù)指標1、 激光測距傳感器2、 測量距離范圍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(xù)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(wǎng)接口6、 同時具備數(shù)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(shè)定7、 激光測距傳感器可以和以太網(wǎng)標準ASC2碼8、 簡潔實用的通訊軟件保證了現(xiàn)場工作的準確方便行業(yè)領(lǐng)域1、應用于出租車計價器檢測系統(tǒng)為了更加節(jié)能減排，解決電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的計量需求，移動式電動出租車計價器檢測系統(tǒng)正式啟用。檢測裝置大體分為兩部分，一個是類似密碼箱大小的主機，放在車的后座上，另一個是測距傳感器，吸附在車身上。據(jù)介紹，裝置采用的是行車測距法，司機開著車行駛一定距離，檢測裝置和計價器會同步采樣。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(fā)展激光在檢測領(lǐng)域中的應用十分廣泛，技術(shù)含量十分豐富，對社會生產(chǎn)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。這是由于激光具有方向性強、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點。1965年前蘇聯(lián)利用激光測地球和月球之間距離（380′103km）誤差只有250m。1969年美國人登月后置反射鏡于月面，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(jié)構(gòu)簡單，但以前主要用于軍事和科學研究方面，在工業(yè)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(yè)用戶都在尋找一種能在較遠距離實現(xiàn)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(chǎn)環(huán)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(shù)提出的過高要求，實現(xiàn)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(tǒng)計學原理，即平均法則實現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應速度。三、解決其它技術(shù)無法解決的問題　傳輸時間激光距離傳感器可用于其它技術(shù)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(nèi)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于0.5m以內(nèi)。超聲波傳感器雖然也經(jīng)常用于檢測距離較遠的物體，而且由于它不是光學裝置，所以不受顏色變化的影響。但是，超聲波傳感器是依據(jù)聲速測量距離的，因此存在一些固有的缺點，不能用于以下場合。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于與傳感器垂直方位偏角不大于10°角以內(nèi)。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溫度梯度較大的場合。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(lǐng)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(shè)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保護高架起重機免于碰撞。⑥無誤差檢查場合。⑦飛機離地距離監(jiān)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(jié)果顯示系統(tǒng)。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(chǎn)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(fā)生改變，相應地成像點在光敏器件上的位置也要發(fā)生變化，由目標反射回來的光線通過接收鏡頭組并聚焦于CCD，傳感器使用CCD上的所有光點的光量分布來決定光點的中心，并以此作為目標物位置。CCD檢測出光點對每一像素的光量分布峰值并將其識別為目標物位置，不管光點的光量分布如何，CCD都能做穩(wěn)定的高精度位移測量。激光參數(shù)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：小于1mW；型號 LMG3001P LMG5005P LMG8015P量程 45—70mm 50—150mm 50—200mm分辨率 20μm 50μm 100μm采樣頻率 1.2KHz 1.2KHz 1.2KHz非線性度<0.1% <0.1% <0.1%電氣參數(shù)工作電壓：18—24V；工作電流：最大140mA；輸出格式：RS232、RS485、4—20mA、0—10V（數(shù)字量和模擬量任選其一）； 詞條圖冊 更多圖冊 解讀詞條背后的知識 IT之家 青島軟媒網(wǎng)絡(luò)科技有限公司,優(yōu)質(zhì)數(shù)碼領(lǐng)域創(chuàng)作者 索尼首創(chuàng)堆疊式直接飛行時間測距傳感器 IT之家2月27日消息 根據(jù)索尼官方的消息，索尼宣布開發(fā)出了一個全新的交替式直接飛行時間（dToF）測距傳感器，可用于采用單光子雪崩二極管（SPAD）的車載激光雷達，該成果在國際固態(tài)電路大會（ISSCC）上進行了發(fā)布。索尼表示，   SPAD是利用雪崩倍增技術(shù)將分段入射光子... 2021-02-270 阿旭的世界 科技領(lǐng)域愛好者 利用紅外測距傳感器實現(xiàn)3D掃描功能的方案 上周末的時候，有一個朋友到我們公司參觀，順便跟我們交流了一下他最近的一個小想法，他想做一個類似于現(xiàn)在在一些商場里放置的概念型的人體三維掃描設(shè)備，代替過去的量體裁衣功能，為用戶提供在線的一對一服裝推薦和定制服務，這個想法很有挑戰(zhàn)性，因為他提到了幾個必須要解決的問題，一是不可以... 2020-09-050 小小百姓 隨科技潮流，方能經(jīng)久不衰 超聲波測距傳感器模HG-C40U工作程序圖文詳解 超聲波測距模塊是用來測量距離的一種產(chǎn)品，通過發(fā)送和收超聲波，利用時間差和聲音傳播速度，計算出模塊到前方障礙物的距離。超聲波測距模塊有好多種類型，目前比較常用的有URM37超聲波傳感器默認是232接口，可以調(diào)為TTL接口,URM05大功率超聲波傳感器測試距離能到10米，算是目... 2019-05-300 參考資料 1.   一種用于fmcw雷達的線性掃頻源 ．Google 專利[引用日期2014-01-10] 2.   測距傳感器應用于出租車計價器檢測系統(tǒng) ．中國移動物聯(lián)網(wǎng)[引用日期2013-06-20]

測距傳感器工作原理：距離傳感器的分類和工作原理

電渦流測距傳感器
當金屬板置于變化著的磁場或者在磁場中運動時，在金屬板上將產(chǎn)生感應電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，所以稱為渦流。渦流的大小與金屬板的電阻率p、磁導率μ、厚度t以及金屬板與線圈距離δ、激勵電流i、角頻率四等參數(shù)有關(guān)。高頻（數(shù)兆赫茲以上）激勵電流i施加于鄰近金屬板一側(cè)的線圈，由線圈產(chǎn)生的高頻電磁場作用于金屬板的表面。
在金屬板表面薄層內(nèi)產(chǎn)生渦流i1，渦流i1又產(chǎn)生反向的磁場，反作用于線圈上，由此引起線圈自感或線圈阻抗的變化。阻抗的變化程度取決于線圈至金屬板之間的距離δ、金屬板的電阻率 p、磁導率μ以及激勵電流i的幅值與角頻率。等。當金屬板的電阻率、磁導率和激勵電流已知時，線圈的阻抗就只與金屬板的距離有關(guān)，通過測量電路轉(zhuǎn)化為電壓輸出。由電壓大小的變化來測量距離。
超聲波測距傳感器
超聲波是指頻率高于 20kHz 的機械波，為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。超聲波測距傳感器是采用渡越時間法進行距離測量，當進行測量時，超聲波發(fā)射器發(fā)射出超聲波脈沖，同時主控制器控制同步脈沖裝置發(fā)射同步脈沖，并由記錄器記錄下來。
當發(fā)射的超聲波經(jīng)過被測物體表面時將發(fā)生反射，反射波由超聲波檢測器接收，并由記錄器記錄，計算由發(fā)射超聲波到接收反射波的時間差，根據(jù)媒介中的速度就可以計算出從探頭到物體表面的距離。
激光測距傳感器
激光測距傳感器主要是利用飛行時間方法來測量距離。激光傳感器工作時，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖，經(jīng)被測物體表面反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上，雪崩光電二極管是一種內(nèi)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，記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定被測物體的距離。
紅外測距傳感器
紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物時、距離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(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)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(jīng)過處理之后，根據(jù)反射光強度的變化來檢測距離。
微波測距傳感器
微波測距的原理與超聲波測距、激光測距的原理相同，都是利用飛行時間方法來測量距離。不同點是微波的載體是電磁波。通過微波傳感器發(fā)射連續(xù)或者脈沖微波，經(jīng)過被測物反射回來，由接收器接收。通過記錄從電磁波發(fā)射到接收反射波的時間差，以及微波在媒介中的傳播速度，就可以計算出所測的距離。
因其反射測量反應速度極快，其微波能量能很好地穿過非電介材質(zhì)，測量精度不受霧、泡沫、粉塵、蒸汽及容器形狀影響，因其探測近距離時優(yōu)越的性能而廣泛應用于飛行近地高度表、汽車防撞、工業(yè)物位的高精度、高速度測控等方面。