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距离传感器原理

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2024/12/2 16:13:51

许多传感器采用称为 TOF(飞行时间)的传感器机制。通过发送每种方法的信号并测量接收到从待测物体反射的信号的时间来测量距离。

1. 激光雷达方法

LiDAR方法使用激光,除了可见光之外,还使用紫外线和近红外线。通过发射激光脉冲信号并检测接收被测物体反射光所需的时间来计算距离。

它具有高分辨率,即使是很小的物体也能检测到,其特点是精度高,可达±数毫米。另一方面,它不适合测量光穿过的物体或测量有灰尘的环境。也不适合在光照条件变化复杂的地方进行测量。

2.毫米波法

毫米波方法使用对应于毫米波的电磁波。毫米波有两种类型:脉冲法和FMCW法。脉冲法是通过发射脉冲无线电波并检测接收从被测物体反射的无线电波所需的时间来计算距离的方法。

FMCW方法发射频率随时间变化的无线电波,并根据发射信号和反射信号干扰产生的拍频(频率差)计算距离。毫米波方式可以进行长距离测量,具有±0.1毫米左右的优异精度,并且能够抵抗明亮环境和灰尘环境。

但它不适用于容易吸收无线电波的材料,如塑料、衣服和非金属材料。

3、超声波法

在超声波方法中,通过发射脉冲超声波并检测从被测物体接收反射超声波所需的时间来计算距离。其优点是引入成本低,不仅可用于空间,还可用于液体和固体。

但缺点是可测量距离较短,约为10m,除非物体达到一定尺寸,否则无法测量。另外,由于它是声波,因此不适合吸收声音的材料,也不适合测量海绵或泡沫材料。

4. 立体相机

立体相机利用两个摄像头对被测物体进行拍摄并获取位置信息。系统利用两个摄像头的位置信息以及摄像头的安装距离进行三点测量,检测到被测物体的距离。

立体摄像头还存在缺点,即在黑暗道路上很难采集图像数据,在明亮的逆光下检测精度会下降。


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