發布日期：2022-10-09 點擊率：89
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
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。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成
反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在
工業、國防、生物醫學等方面以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接
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。
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激光測距傳感器的原理及應用
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激光在檢測領域中的應用十分廣泛，技術含量十分豐富，對社會生產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、單色性好等許多優點。1965年前蘇聯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
技術指標
2
發展
3
工作原理
4
解決問題
激光測距傳感器的原理及應用技術指標
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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6、 同時具備數字信號和4-20MA模擬型號輸出。模擬信號對應距離最大值可自行設定7、 激光測距傳感器可以和以太網標準ASC2碼8、 簡潔實用的通訊軟件保證了現場工作的準確方便
激光測距傳感器的原理及應用發展
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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、結構簡單，但以前主要用于軍事和科學研究方面，在工業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，所有工業用戶都在尋找一種能在較遠距離實現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環境的限制，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。
激光測距傳感器的原理及應用工作原理
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0.001m?(3′108m/s)=3ps要分辨出3ps的時間，這是對電子技術提出的過高要求，實現起來造價太高。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，利用一種簡單的統計學原理，即平均法則實現了1mm的分辨率，并且能保證響應速度。
激光測距傳感器的原理及應用解決問題
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傳輸時間激光距離傳感器可用于其它技術無法應用的場合。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。超聲波傳感器雖然也經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。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。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。五、幾個應用實例1、測量傳送帶上箱子的寬度使用兩個發散型傳輸時間激光傳感器，在傳送帶的兩側面對面安裝。因為尺寸變化的箱子落到傳送帶上的位置是不固定的，這樣，每個傳感器都測量出自己與箱子的距離，設一個距離為L1，另一個為L2。此信息送給PLC，PLC將兩個傳感器間總的距離減去L1和L2，從而可計算出箱子的寬度W。2、保護液壓成型沖模機械手把一根預成型的管材放進液壓成型機的下部沖模中，操作者必須保證每次放的位置準確。在上部沖模落下之前，一個發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、二軸起重機定位用兩個反射型傳感器面對反射器安裝，反射器安裝在橋式起重機的兩個移動單元上。一個單元前后運動，另一個左右運動。當起重機驅動板架輥時，兩個傳感器監測各自到反射器的距離，通過PLC能連續跟蹤起重機的精確位置。有了這種新式廉價傳輸時間激光測距傳感器，反射性或多顏色的目標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間激光傳感器工作時，先由激光二極管對準目標發射激光脈沖。經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出到返回被接收所經歷的時間，即可測定目標距離。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：
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超聲波 ultrasonic (waves)：
人類耳朵能聽到的聲波頻率為20HZ～20KHz。當聲波的振動頻率大于20KHz或小于20Hz時，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，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。如超聲波清洗機，超聲波加濕器，醫學檢查B超，彩超，超聲波探傷儀等。
聲音是由振動產生的，能夠產生超聲波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。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。構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，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預先了解它的性能。
常用的是壓電式超聲波發生器，是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波傳感器探頭內部有兩個壓電晶片和一個共振板。當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，壓電晶片將會發生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時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的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換成超聲波發射出去；而在接收時，則將超聲振動轉換成電信號。
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，超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時計數器開始計時，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時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物面的距離s，即：s=340t/2
超聲波發射電路：由555定時器產生40KHZ的脈沖信號，加到超聲波探頭的引腳上，使內部的壓電晶片產生共振，向外發射超聲波。
超聲波接收電路： 由于超聲波接收探頭產生的電信號非常弱，需要進行放大處理，下圖，由晶體管和運算放大器LM324構成放大電路，對接收信號放大后，驅動繼電器。
一般采用集成的信號放大器芯片，對信號進行放大處理。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增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠反射信號輸出微弱電壓時放大器有較高的增益,在近距離輸入信號強時放大器不會過載。?
超聲波也是一種聲波，其聲速V與溫度有關。在使用時，如果傳播介質溫度變化不大，則可近似認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，則應通過溫度補償的方法對測量結果加以數值校正。V = 331．4 + 0．607T ，式中，T為實際溫度單位為℃，v為超聲波在介質中的傳播速度單位為m／s
實際測量時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，產生幾種特殊情況，會導致測量結果錯誤，如下圖，可以通過旋轉探頭角度多次測量來解決。
超聲波傳感器的主要性能指標包括：
（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。
（2）工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。
（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數大，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， 測距精度可達高到3mm；模塊包括超聲波發射器、接收器與控制電路。基本工作原理：
(1)采用IO口TRIG觸發測距，給至少10us的高電平信號;
(2)模塊自動發送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；
(3)有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間。
測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2;
現在大部分的手機上都有一個距離傳感器，能感應物體和該傳感器的距離。這個距離傳感器的原理是什么啊？
簡單來說就是電容效應。
你知道電容的大小跟兩極之間的距離是成反比的，當有導體(比如你的手)靠近手機，手與手機上傳感器的另一極之間的電容就會變化，然后就是模數轉換，手機就知道你的手已經在拿手機了，然后執行預先設定的動作。
樓上說的是錯的。。。跟電容沒毛關系的！
手機上的距離傳感器是依靠紅外檢測的。。。
如果你仔細看，P Sensor的開口內有一個發射頭和一個接收頭。
當然，現在除了高端的被動式的，你就能看到一個口了。
有兩個試驗可以說明，一個是部分做的不好的手機，當手機緊貼桌面的時候，P Sensor顯示仍然是遠，因為太近收不到反射。
另一個是在特別大的太陽天氣的時候，對著太陽距離也會被檢測為近。
多說一句，距離傳感器和光線傳感器通常（絕大多數）是同一個器件。
確切來說這是紅外接近傳感器。
又是一個熟悉的領域。
原理是這樣，其中的光是紅外，一般是850nm。
實際應用的時候會使這樣：
可以看到，各種原因都會造成噪聲，當噪聲足夠大的時候，接近傳感器就會失效。
噪聲可能是器件的問題，結構設計的問題，組裝的問題，表面污染的問題等等。
最后，一些低端的手機，為了節省成本，不用接近傳感器，于是就用CTP（電容觸摸屏）的信號來檢測，當然這個精度就不好說了。
這是普通的proximity sensors，沒有看過對于手機的應用，這個是應用于機械臂上的，大同小異，感覺原理應該是一樣的。
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