三大常用测距传感器优劣势及应用

来源: 广州市新达电子科技有限公司      时间:2020-05-31 13:46:00 关键词:

传感器的存在,让物体可以像人一样有触觉、嗅觉和味觉等感官,因此越来越多的企业为工厂设备安装上互联的传感器,并利用复杂的数据分析加深了解和优化生产。

通常测量某物体(介质)的距离,超声波传感器、毫米波传感器、激光雷达传感器这三种常见的传感器会成为首选:

1、超声波传感器

超声波是一种可以在固体、气体、和液体三种介质之间传播的频率高于20KHz的声波,在工业应用中有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波,借助空气媒质传播,到达测量目标或障碍物后反射回来,经反射后由超声波接收器接收脉冲。超声波在空气中的传播速度为C=340m/s,根据计时器记录的时间T秒,计算出发射点距障碍物的距离L,即:L= C×T /2 。


超声波传感器常见测距应用

  -工业质量监控、直径和尺寸检测

  -液位检测

  -机器人避障

  -汽车(泊车系统)避障

  -智能家居


超声波传感器测距优劣势

优势:

无任何机械传动部件,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体,稳定性较强。

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。

对液体、固体的穿透本领很大,尤其在阳光下不透明的固体。

劣势:

抗干扰能力弱,任何声学噪声都可能干扰传感器的正常输出,两个相同频率的超声波传感器放在一起,会产生声学串扰。同时会受到烟雾、灰尘、雨滴的干扰。

报错率较高,发射角度较大,针对障碍物较多时,反射回来的声波较多,干扰较多。

测量范围有限,测量范围通常在百米以内,不适合超远距离探测。

测量精度低,超声波测距传感器的测量精度通常是厘米级的。

只能检测平面介质,例如声波被58度斜面接收到声音之后,声波无法正常传回接收器

不利于测量高速移动的物体,由于超声波利用声音速度传播,相较于利用光学传感器测量,响应时间比较长。


2、毫米波传感器

毫米波实质上就是电磁波,其内部振荡器会产生一个频率随时间逐渐增加的信号,这个信号遇到障碍物之后,会反弹回来。当电磁波被发射出去后,通过精确测量电磁波来回的时间(设距离为D,时间为T,光速为C),根据D=(C*T)/2,便可得距目标障碍物之间的距离D的数值。


毫米波传感器常见测距应用

  -汽车辅助驾驶

  -智能交通(交通流识别和管理)

  -工业安防

  -无人机定高

  -智能家居


毫米波传感器测距优劣势

优势:

探测距离远,通常都可以在100百米外探测

抗干扰能力强,全天候工作,穿透雾、烟、灰尘的能力强

针对多目标探测有优势

劣势:

探测精度低,好的线性调频不易获得,影响距离分辨率

易受电磁干扰,产生误报

针对细小或者微小的物体测距识别较差

在防空环境中,不可避免的会出现距离模糊和速度模糊


3、激光雷达传感器

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。以新达电子激光雷达距离传感器为例,发出经调制的近红外光,遇物体后反射,传感器通过计算调制红外光的发射、反射后产生的相位差,来换算与被测目标物体之间的距离。



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