測距傳感器原理：各種測距傳感器工作原理及應(yīng)用
各種測距傳感器工作原理及應(yīng)用
測距傳感器，相信大家一定不會(huì)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(jià)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(huì)產(chǎn)生顯著反射形成
反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在
工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)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(xí)慣上稱為超聲換能
器，或者超聲探頭。
測距傳感器原理：激光測距傳感器的原理及應(yīng)用
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激光測距傳感器的原理及應(yīng)用
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激光在檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，技術(shù)含量十分豐富，對社會(huì)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(yīng)用之一。這是由于激光具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點(diǎn)。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。
中文名
激光測距傳感器的原理及應(yīng)用
測量距離范圍
0.-60米，200米
全程精度誤差
1.5毫米
通訊串口
RS232、RS422
目錄
1
技術(shù)指標(biāo)
2
發(fā)展
3
工作原理
4
解決問題
激光測距傳感器的原理及應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)
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1、 激光測距傳感器2、 測量距離范圍0.-60米，200米，要使用反光板3、 全程精度誤差1.5毫米4、 激光連續(xù)使用壽命超過5萬個(gè)小時(shí)（5年）5、 具備標(biāo)準(zhǔn)的RS232、RS422的通訊串口6、 同時(shí)具備數(shù)字信號和4-20MA模擬型號輸出。模擬信號對應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)ASC2碼8、 簡潔實(shí)用的通訊軟件保證了現(xiàn)場工作的準(zhǔn)確方便
激光測距傳感器的原理及應(yīng)用發(fā)展
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利用激光傳輸時(shí)間來測量距離的基本原理是通過測量激光往返目標(biāo)所需時(shí)間來確定目標(biāo)距離。即： 。傳輸時(shí)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(xué)研究方面，在工業(yè)自動(dòng)化方面卻很少見。因?yàn)榧す鉁y距傳感器售價(jià)太高，一般在幾千美元。實(shí)際上，所有工業(yè)用戶都在尋找一種能在較遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)精密距離檢測的傳感器。因?yàn)樵S多情況下近距離安裝傳感器會(huì)受物理位置及生產(chǎn)環(huán)境的限制，如今的傳輸時(shí)間激光測距傳感器將為這類場合的工程師排憂解難。
激光測距傳感器的原理及應(yīng)用工作原理
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0.001m?(3′108m/s)=3ps要分辨出3ps的時(shí)間，這是對電子技術(shù)提出的過高要求，實(shí)現(xiàn)起來造價(jià)太高。但是如今廉價(jià)的傳輸時(shí)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(jì)學(xué)原理，即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率，并且能保證響應(yīng)速度。
激光測距傳感器的原理及應(yīng)用解決問題
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傳輸時(shí)間激光距離傳感器可用于其它技術(shù)無法應(yīng)用的場合。例如，當(dāng)目標(biāo)很近時(shí)，計(jì)算來自目標(biāo)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(wù)。但是，當(dāng)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)內(nèi)或目標(biāo)顏色變化時(shí)，普通光電傳感器就難以應(yīng)付了。雖然先進(jìn)的背景噪聲抑制傳感器和三角測量傳感器在目標(biāo)顏色變化的情況下能較好地工作，但是，在目標(biāo)角度不固定或目標(biāo)太亮?xí)r，其性能的可預(yù)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(yuǎn)的物體，而且由于它不是光學(xué)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(diǎn)，不能用于以下場合。①待測目標(biāo)與傳感器的換能器不相垂直的場合。因?yàn)槌暡z測的目標(biāo)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?yàn)橐话愠暡ㄊ陔x開傳感器2m遠(yuǎn)時(shí)直徑為0.76cm。③需要可見光斑進(jìn)行位置校準(zhǔn)的場合。④多風(fēng)的場合。⑤真空場合。⑥溫度梯度較大的場合。因?yàn)檫@種情況下會(huì)造成聲速的變化。⑦需要快速響應(yīng)的場合。而激光距離傳感器能解決上述所有場合的檢測。四、在自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛用途如今，自動(dòng)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(gè)能解決長距離測量和檢驗(yàn)的新方法—傳輸時(shí)間激光距離傳感器。它為各種不同場合提供了應(yīng)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(hù)高架起重機(jī)免于碰撞。⑥無誤差檢查場合。五、幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例1、測量傳送帶上箱子的寬度使用兩個(gè)發(fā)散型傳輸時(shí)間激光傳感器，在傳送帶的兩側(cè)面對面安裝。因?yàn)槌叽缱兓南渥勇涞絺魉蛶系奈恢檬遣还潭ǖ模@樣，每個(gè)傳感器都測量出自己與箱子的距離，設(shè)一個(gè)距離為L1，另一個(gè)為L2。此信息送給PLC，PLC將兩個(gè)傳感器間總的距離減去L1和L2，從而可計(jì)算出箱子的寬度W。2、保護(hù)液壓成型沖模機(jī)械手把一根預(yù)成型的管材放進(jìn)液壓成型機(jī)的下部沖模中，操作者必須保證每次放的位置準(zhǔn)確。在上部沖模落下之前，一個(gè)發(fā)散型傳感器測量出距離管子臨界段的距離，這樣可保證沖模閉合前處于正確位置。3、二軸起重機(jī)定位用兩個(gè)反射型傳感器面對反射器安裝，反射器安裝在橋式起重機(jī)的兩個(gè)移動(dòng)單元上。一個(gè)單元前后運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)左右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)起重機(jī)驅(qū)動(dòng)板架輥時(shí)，兩個(gè)傳感器監(jiān)測各自到反射器的距離，通過PLC能連續(xù)跟蹤起重機(jī)的精確位置。有了這種新式廉價(jià)傳輸時(shí)間激光測距傳感器，反射性或多顏色的目標(biāo)長距離位置檢測即使在檢測角度變化的情況下也沒問題了激光測距傳感器的工作原理傳輸時(shí)間激光傳感器工作時(shí)，先由激光二極管對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)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(xué)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(xué)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(shí)間，即可測定目標(biāo)距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時(shí)間，因?yàn)楣馑偬?。例如，光速約為3′108m/s，要想使分辨率達(dá)到1mm，則傳輸時(shí)間測距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時(shí)間：
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測距傳感器原理：超聲波傳感器測距原理
超聲波 ultrasonic (waves)：
人類耳朵能聽到的聲波頻率為20HZ～20KHz。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20KHz或小于20Hz時(shí)，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于赫茲的聲波稱為“超聲波”。因其方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。如超聲波清洗機(jī)，超聲波加濕器，醫(yī)學(xué)檢查B超，彩超，超聲波探傷儀等。
聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，能夠產(chǎn)生超聲波的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，使用前必須預(yù)先了解它的性能。
常用的是壓電式超聲波發(fā)生器，是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波傳感器探頭內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 超聲波傳感器就是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換成超聲波發(fā)射出去；而在接收時(shí)，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號。
超聲波測距原理：
最常用的超聲測距的方法是回聲探測法，如下圖，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物面的距離s，即：s=340t/2
超聲波發(fā)射電路：由555定時(shí)器產(chǎn)生40KHZ的脈沖信號，加到超聲波探頭的引腳上，使內(nèi)部的壓電晶片產(chǎn)生共振，向外發(fā)射超聲波。
超聲波接收電路： 由于超聲波接收探頭產(chǎn)生的電信號非常弱，需要進(jìn)行放大處理，下圖，由晶體管和運(yùn)算放大器LM324構(gòu)成放大電路，對接收信號放大后，驅(qū)動(dòng)繼電器。
一般采用集成的信號放大器芯片，對信號進(jìn)行放大處理。CX是SONY公司的專用集成前置放大器，由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器、整型電路組成。其中的前置放大器具有自動(dòng)增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠(yuǎn)反射信號輸出微弱電壓時(shí)放大器有較高的增益,在近距離輸入信號強(qiáng)時(shí)放大器不會(huì)過載。?
超聲波也是一種聲波，其聲速V與溫度有關(guān)。在使用時(shí)，如果傳播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。如果對測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽y量結(jié)果加以數(shù)值校正。V = 331．4 + 0．607T ，式中，T為實(shí)際溫度單位為℃，v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度單位為m／s
實(shí)際測量時(shí)由于傳感器和被測物體的角度不同，被測物體表面也可能是不是平整的，產(chǎn)生幾種特殊情況，會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果錯(cuò)誤，如下圖，可以通過旋轉(zhuǎn)探頭角度多次測量來解決。
超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：
（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。
?。?）工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時(shí)間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。
?。?）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高。
超聲波測距模塊： 市場上有很多做好的測量模塊，價(jià)格性能不一。
HC-SR04超聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能， 測距精度可達(dá)高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。基本工作原理：
(1)采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號;
(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測是否有信號返回；
(3)有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。
測試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2;
測距傳感器原理：距離傳感器原理的原理是什么？
現(xiàn)在大部分的手機(jī)上都有一個(gè)距離傳感器，能感應(yīng)物體和該傳感器的距離。這個(gè)距離傳感器的原理是什么??？
簡單來說就是電容效應(yīng)。
你知道電容的大小跟兩極之間的距離是成反比的，當(dāng)有導(dǎo)體(比如你的手)靠近手機(jī)，手與手機(jī)上傳感器的另一極之間的電容就會(huì)變化，然后就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，手機(jī)就知道你的手已經(jīng)在拿手機(jī)了，然后執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作。
樓上說的是錯(cuò)的。。。跟電容沒毛關(guān)系的！
手機(jī)上的距離傳感器是依靠紅外檢測的。。。
如果你仔細(xì)看，P Sensor的開口內(nèi)有一個(gè)發(fā)射頭和一個(gè)接收頭。
當(dāng)然，現(xiàn)在除了高端的被動(dòng)式的，你就能看到一個(gè)口了。
有兩個(gè)試驗(yàn)可以說明，一個(gè)是部分做的不好的手機(jī)，當(dāng)手機(jī)緊貼桌面的時(shí)候，P Sensor顯示仍然是遠(yuǎn)，因?yàn)樘詹坏椒瓷洹?br/>另一個(gè)是在特別大的太陽天氣的時(shí)候，對著太陽距離也會(huì)被檢測為近。
多說一句，距離傳感器和光線傳感器通常（絕大多數(shù)）是同一個(gè)器件。
確切來說這是紅外接近傳感器。
又是一個(gè)熟悉的領(lǐng)域。
原理是這樣，其中的光是紅外，一般是850nm。
實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候會(huì)使這樣：
可以看到，各種原因都會(huì)造成噪聲，當(dāng)噪聲足夠大的時(shí)候，接近傳感器就會(huì)失效。
噪聲可能是器件的問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題，組裝的問題，表面污染的問題等等。
最后，一些低端的手機(jī)，為了節(jié)省成本，不用接近傳感器，于是就用CTP（電容觸摸屏）的信號來檢測，當(dāng)然這個(gè)精度就不好說了。
這是普通的proximity sensors，沒有看過對于手機(jī)的應(yīng)用，這個(gè)是應(yīng)用于機(jī)械臂上的，大同小異，感覺原理應(yīng)該是一樣的。
