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测距传感器工作原理：各种测距传感器工作原理及应用

　　测距传感器，相信大家一定不会陌生了，今天本文收集整理了一些关于测距传感器的原理资料，希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。下面我们就来对其原理作下简要说明。
　　
　　超声波测距传感器原理
　　超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显着反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。
　　
　　测距传感器
　　激光测距传感器工作原理
　　激光传感器工作时，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。
　　红外线测距传感器工作原理
　　红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。
　　总结，上述的内容主要是针对测距传感器的原理方面的知识讲解的，如超声波测距传感器原理、激光测距传感器工作原理及红外线测距传感器工作原理这三方面，关于“测距传感器的原理”的分享就先到这里了，希望上述介绍对大家的工作上有所帮助。

测距传感器工作原理：各种距离传感器的工作原理解析

描述
传感器的定义 传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会（IEC:International Electrotechnical Committee）的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。
说到距离传感器，很多人可能都不熟悉。但如果说用手机拨打电话以后将听筒放在脸上的时候屏幕就黑了，当把手机从耳边移开的时候，屏幕又亮了的情况，相信大多数人有遇到过。其实这就是距离传感器在发挥作用。接下来，皮卡中国小编就来介绍一下距离传感器的相关知识。
什么是距离传感器
距离传感器是一种利用超声波或激光来测量物体距离的传感器，主要用来测量运动物体的位置随时间变化的规律，使用它可以完成多种运动学和动力学测定。
距离传感器原理
利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。
距离传感器的分类
1、激光距离传感器
激光测距是激光最早的应用之一。这是由于激光具有方向性强、亮度高、单色性好等许多优点。
利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离。传输时间激光测距虽然原理简单、结构简单，但以前主要用于军事和科学研究方面，在工业自动化方面却很少见。
激光距离传感器多应用于飞机飞行高度确定、保护液压成型冲模、二轴起重机定位等方面。
2、超声波距离传感器
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
它广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
3、红外测距传感器
红外脉冲传感器通过发射特别短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间来计算与物体之间的距离。
红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。
距离传感器产品
1、手机距离传感器
手机使用的距离传感器是利用测时间来实现距离测量的一种传感器。距离传感器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中，这样便于它的工作。当用户在接听或拨打电话时，将手机靠近头部，距离传感器可以测出之间的距离到了一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭，拿开时再度点亮背景灯，这样更方便用户操作也更为节省电量。
2、远距离测量传感器
多用于野外环境（山体情况、峡谷深度等）和飞机高度检测，也有部分用于矿井深度、物料高度的测量;野外主要应用于检测山体情况和峡谷深度等;飞机高度测量主要是检测飞机在起飞和降落时距离地面的高度，实时显示在控制面板上;测量物料各点高度，用于计算物料的体积。用于飞机高度和物料高度的传感器有LDM301系列，野外应用的有LDM4x系列。
距离传感器优缺点
1、激光距离传感器
它的优点是精确，缺点是需要注意人体安全，且制做的难度较大，成本较高，而且光学系统需要保持干净，否则将影响测量。
2、超声波距离传感器
超声波距离传感器的优点是比较耐脏污，即使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的环境中使用，所以倒车雷达多半使用超声波，缺点是精度较低，且成本较高。
3、红外测距传感器
红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离近，方向性差。
距离传感器应用
1、应用于手机
目前距离感应器主要广泛应用于手机上：当接通电话时，如果挡住距离感应器（在辅助摄像头和光线感应器之间的不明显的小长方形）的话，屏幕会变黑。也就是在你接电话时，屏幕会变黑，节约用电的同时还可以防止误操作。
2、应用于智能皮带
皮带扣里嵌入了距离传感器。当你把皮带调整至合适宽度、卡好皮带扣后，如果皮带在10秒钟内没有重新解开，传感器就会自动生成你本次的腰围数据。皮带与皮带扣连接处的其中一枚铆钉将被数据传输装置所替代。当你将智能手机放在铆钉处保持两秒钟静止，手机里的自我健康管理App会被自动激活，并获取本次腰围数据。
随着智能手机的普及，距离感应器成为了每一台智能手机必备的功能，主要是为了防止误操作。当然距离感应器的功能作用远不止此，今后它将应用于更多的行业领。
来源；互联网
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测距传感器
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超声波传感器是一种利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
中文名
测距传感器
测量距离范围
0.5-300米，3000米
全程精度误差
20毫米
激光特性
红色激光二极管
目录
1
主要分类
2
工作原理
3
应用领域
测距传感器主要分类
编辑
语音
超声波测距传感器激光测距传感器红外线测距传感器24GHZ雷达传感器
测距传感器工作原理
编辑
语音
超声波测距传感器原理：
24GHZ雷达传感器RFbeam
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。激光测距传感器工作原理：激光传感器工作时，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。红外线测距传感器工作原理：红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化24GHZ雷达测距传感器原理：FSK测运动物体
[1]
FMCW测静止和运动物体
测距传感器应用领域
编辑
语音
激光测距传感器的优势: 　激光测距传感器LDM301 核心技术指标1、 激光测距传感器2、 测量距离范围0.5-300米，3000米（要使用反光板）3、 全程精度误差20毫米4、 激光连续使用寿命超过5万个小时（5年）5、 具备标准的RS232、RS422的通讯串口和以太网接口6、 同时具备数字信号和4-20MA模拟型号输出。模拟信号对应距离最大值可自行设定7、 激光测距传感器可以和以太网标准ASC2码8、 简洁实用的通讯软件保证了现场工作的准确方便行业领域1、应用于出租车计价器检测系统为了更加节能减排，解决电动汽车产业发展的计量需求，移动式电动出租车计价器检测系统正式启用。检测装置大体分为两部分，一个是类似密码箱大小的主机，放在车的后座上，另一个是测距传感器，吸附在车身上。据介绍，装置采用的是行车测距法，司机开着车行驶一定距离，检测装置和计价器会同步采样。整个检测过程预计七八分钟就能完成。
[2]
一、传输时间激光距离传感器的发展激光在检测领域中的应用十分广泛，技术含量十分丰富，对社会生产和生活的影响也十分明显。激光测距是激光最早的应用之一。这是由于激光具有方向性强、亮度高、单色性好等许多优点。1965年前苏联利用激光测地球和月球之间距离（380′103km）误差只有250m。1969年美国人登月后置反射镜于月面，也用激光测量地月之距，误差只有15cm。利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离。即：传输时间激光测距虽然原理简单、结构简单，但以前主要用于军事和科学研究方面，在工业自动化方面却很少见。因为激光测距传感器售价太高，一般在几千美元。实际上，所有工业用户都在寻找一种能在较远距离实现精密距离检测的传感器。因为许多情况下近距离安装传感器会受物理位置及生产环境的限制，如今的传输时间激光测距传感器将为这类场合的工程师排忧解难。二、工作原理　传输时间激光传感器工作时。传输时间激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。例如，光速约为3′108m/s，要想使分辨率达到1mm，则传输时间测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间：0.001m?(3′108m/s)=3ps要分辨出3ps的时间，这是对电子技术提出的过高要求，实现起来造价太高。但是如今廉价的传输时间激光传感器巧妙地避开了这一障碍，利用一种简单的统计学原理，即平均法则实现了1mm的分辨率，并且能保证响应速度。三、解决其它技术无法解决的问题　传输时间激光距离传感器可用于其它技术无法应用的场合。例如，当目标很近时，计算来自目标反射光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务。但是，当目标距离较远内或目标颜色变化时，普通光电传感器就难以应付了。虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作，但是，在目标角度不固定或目标太亮时，其性能的可预测性变差。此外，三角测量传感器一般量程只限于0.5m以内。超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体，而且由于它不是光学装置，所以不受颜色变化的影响。但是，超声波传感器是依据声速测量距离的，因此存在一些固有的缺点，不能用于以下场合。①待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合。因为超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内。②需要光束直径很小的场合。因为一般超声波束在离开传感器2m远时直径为0.76cm。③需要可见光斑进行位置校准的场合。④多风的场合。⑤真空场合。⑥温度梯度较大的场合。因为这种情况下会造成声速的变化。⑦需要快速响应的场合。⑧空气密度变化较大的情况。密度变化会造成声速变化。而激光距离传感器能解决上述所有场合的检测。四、在自动化领域的广泛用途　如今，自动检测和控制的方法中，除了超声波传感器和普通光电传感器外，又增加了一个能解决长距离测量和检验的新方法—传输时间激光距离传感器。它为各种不同场合提供了应用的灵活性，这些场合可包括如下：①设备定位。②测量料包的料位。③测量传送带上的物体距离和物体高度。④测量原木直径。⑤保护高架起重机免于碰撞。⑥无误差检查场合。⑦飞机离地距离监测。激光测距传感器的基本组成是激光器、成像物镜、光电位敏接收器、信号处理机测量结果显示系统。激光束在被测物体表面上形成一个亮的光斑，成像物镜将该光斑成像到光敏接收器的光敏上，产生探测其敏感面上光斑位置的电信号。当被测物体移动时，其表面上光斑相对成像物镜的位置发生改变，相应地成像点在光敏器件上的位置也要发生变化，由目标反射回来的光线通过接收镜头组并聚焦于CCD，传感器使用CCD上的所有光点的光量分布来决定光点的中心，并以此作为目标物位置。CCD检测出光点对每一像素的光量分布峰值并将其识别为目标物位置，不管光点的光量分布如何，CCD都能做稳定的高精度位移测量。激光参数激光特性：红色激光二极管；波长：635nm；激光等级：2级；光斑类型：点状；光斑大小：直径约2mm；输出功率：小于1mW；型号 LMG3001P LMG5005P LMG8015P量程 45—70mm 50—150mm 50—200mm分辨率 20μm 50μm 100μm采样频率 1.2KHz 1.2KHz 1.2KHz非线性度<0.1% <0.1% <0.1%电气参数工作电压：18—24V；工作电流：最大140mA；输出格式：RS232、RS485、4—20mA、0—10V（数字量和模拟量任选其一）； 词条图册 更多图册 解读词条背后的知识 IT之家 青岛软媒网络科技有限公司,优质数码领域创作者 索尼首创堆叠式直接飞行时间测距传感器 IT之家2月27日消息 根据索尼官方的消息，索尼宣布开发出了一个全新的交替式直接飞行时间（dToF）测距传感器，可用于采用单光子雪崩二极管（SPAD）的车载激光雷达，该成果在国际固态电路大会（ISSCC）上进行了发布。索尼表示，   SPAD是利用雪崩倍增技术将分段入射光子... 2021-02-270 阿旭的世界 科技领域爱好者 利用红外测距传感器实现3D扫描功能的方案 上周末的时候，有一个朋友到我们公司参观，顺便跟我们交流了一下他最近的一个小想法，他想做一个类似于现在在一些商场里放置的概念型的人体三维扫描设备，代替过去的量体裁衣功能，为用户提供在线的一对一服装推荐和定制服务，这个想法很有挑战性，因为他提到了几个必须要解决的问题，一是不可以... 2020-09-050 小小百姓 随科技潮流，方能经久不衰 超声波测距传感器模HG-C40U工作程序图文详解 超声波测距模块是用来测量距离的一种产品，通过发送和收超声波，利用时间差和声音传播速度，计算出模块到前方障碍物的距离。超声波测距模块有好多种类型，目前比较常用的有URM37超声波传感器默认是232接口，可以调为TTL接口,URM05大功率超声波传感器测试距离能到10米，算是目... 2019-05-300 参考资料 1.   一种用于fmcw雷达的线性扫频源 ．Google 专利[引用日期2014-01-10] 2.   测距传感器应用于出租车计价器检测系统 ．中国移动物联网[引用日期2013-06-20]

测距传感器工作原理：距离传感器的分类和工作原理

电涡流测距传感器
当金属板置于变化着的磁场或者在磁场中运动时，在金属板上将产生感应电流，这种电流在金属体内是闭合的，所以称为涡流。涡流的大小与金属板的电阻率p、磁导率μ、厚度t以及金属板与线圈距离δ、激励电流i、角频率四等参数有关。高频（数兆赫兹以上）激励电流i施加于邻近金属板一侧的线圈，由线圈产生的高频电磁场作用于金属板的表面。
在金属板表面薄层内产生涡流i1，涡流i1又产生反向的磁场，反作用于线圈上，由此引起线圈自感或线圈阻抗的变化。阻抗的变化程度取决于线圈至金属板之间的距离δ、金属板的电阻率 p、磁导率μ以及激励电流i的幅值与角频率。等。当金属板的电阻率、磁导率和激励电流已知时，线圈的阻抗就只与金属板的距离有关，通过测量电路转化为电压输出。由电压大小的变化来测量距离。
超声波测距传感器
超声波是指频率高于 20kHz 的机械波，为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。超声波测距传感器是采用渡越时间法进行距离测量，当进行测量时，超声波发射器发射出超声波脉冲，同时主控制器控制同步脉冲装置发射同步脉冲，并由记录器记录下来。
当发射的超声波经过被测物体表面时将发生反射，反射波由超声波检测器接收，并由记录器记录，计算由发射超声波到接收反射波的时间差，根据媒介中的速度就可以计算出从探头到物体表面的距离。
激光测距传感器
激光测距传感器主要是利用飞行时间方法来测量距离。激光传感器工作时，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经被测物体表面反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定被测物体的距离。
红外测距传感器
红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物时、距离不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，根据反射光强度的变化来检测距离。
微波测距传感器
微波测距的原理与超声波测距、激光测距的原理相同，都是利用飞行时间方法来测量距离。不同点是微波的载体是电磁波。通过微波传感器发射连续或者脉冲微波，经过被测物反射回来，由接收器接收。通过记录从电磁波发射到接收反射波的时间差，以及微波在媒介中的传播速度，就可以计算出所测的距离。
因其反射测量反应速度极快，其微波能量能很好地穿过非电介材质，测量精度不受雾、泡沫、粉尘、蒸汽及容器形状影响，因其探测近距离时优越的性能而广泛应用于飞行近地高度表、汽车防撞、工业物位的高精度、高速度测控等方面。