测距传感器原理：各种测距传感器工作原理及应用

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。

测距传感器原理：激光测距传感器的原理及应用

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激光测距传感器的原理及应用
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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。
中文名
激光测距传感器的原理及应用
测量距离范围
0.-60米，200米
全程精度误差
1.5毫米
通讯串口
RS232、RS422
目录
1
技术指标
2
发展
3
工作原理
4
解决问题
激光测距传感器的原理及应用技术指标
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1、 激光测距传感器2、 测量距离范围0.-60米，200米，要使用反光板3、 全程精度误差1.5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
激光测距传感器的原理及应用发展
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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。
激光测距传感器的原理及应用工作原理
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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。
激光测距传感器的原理及应用解决问题
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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。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。五、几个应用实例1、测量传送带上箱子的宽度使用两个发散型传输时间激光传感器，在传送带的两侧面对面安装。因为尺寸变化的箱子落到传送带上的位置是不固定的，这样，每个传感器都测量出自己与箱子的距离，设一个距离为L1，另一个为L2。此信息送给PLC，PLC将两个传感器间总的距离减去L1和L2，从而可计算出箱子的宽度W。2、保护液压成型冲模机械手把一根预成型的管材放进液压成型机的下部冲模中，操作者必须保证每次放的位置准确。在上部冲模落下之前，一个发散型传感器测量出距离管子临界段的距离，这样可保证冲模闭合前处于正确位置。3、二轴起重机定位用两个反射型传感器面对反射器安装，反射器安装在桥式起重机的两个移动单元上。一个单元前后运动，另一个左右运动。当起重机驱动板架辊时，两个传感器监测各自到反射器的距离，通过PLC能连续跟踪起重机的精确位置。有了这种新式廉价传输时间激光测距传感器，反射性或多颜色的目标长距离位置检测即使在检测角度变化的情况下也没问题了激光测距传感器的工作原理传输时间激光传感器工作时，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。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：
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测距传感器原理：超声波传感器测距原理

超声波 ultrasonic (waves)：

人类耳朵能听到的声波频率为20HZ～20KHz。当声波的振动频率大于20KHz或小于20Hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于赫兹的声波称为“超声波”。因其方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。如超声波清洗机，超声波加湿器，医学检查B超，彩超，超声波探伤仪等。

声音是由振动产生的，能够产生超声波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。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。

常用的是压电式超声波发生器，是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波传感器探头内部有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 超声波传感器就是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换成超声波发射出去；而在接收时，则将超声振动转换成电信号。

超声波测距原理：

最常用的超声测距的方法是回声探测法，如下图，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回的超声波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物面的距离s，即：s=340t/2

超声波发射电路：由555定时器产生40KHZ的脉冲信号，加到超声波探头的引脚上，使内部的压电晶片产生共振，向外发射超声波。

超声波接收电路： 由于超声波接收探头产生的电信号非常弱，需要进行放大处理，下图，由晶体管和运算放大器LM324构成放大电路，对接收信号放大后，驱动继电器。

一般采用集成的信号放大器芯片，对信号进行放大处理。CX是SONY公司的专用集成前置放大器，由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路组成。其中的前置放大器具有自动增益控制功能，可以保证在超声波传感器接收较远反射信号输出微弱电压时放大器有较高的增益,在近距离输入信号强时放大器不会过载。?

超声波也是一种声波，其声速V与温度有关。在使用时，如果传播介质温度变化不大，则可近似认为超声波速度在传播的过程中是基本不变的。如果对测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法对测量结果加以数值校正。V = 331．4 + 0．607T ，式中，T为实际温度单位为℃，v为超声波在介质中的传播速度单位为m／s

实际测量时由于传感器和被测物体的角度不同，被测物体表面也可能是不是平整的，产生几种特殊情况，会导致测量结果错误，如下图，可以通过旋转探头角度多次测量来解决。

超声波传感器的主要性能指标包括：

（1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
　　（2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。
　　（3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高。

超声波测距模块： 市场上有很多做好的测量模块，价格性能不一。

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能， 测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：

(1)采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号;

(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；

(3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

测距传感器原理：距离传感器原理的原理是什么？

现在大部分的手机上都有一个距离传感器，能感应物体和该传感器的距离。这个距离传感器的原理是什么啊？
简单来说就是电容效应。
你知道电容的大小跟两极之间的距离是成反比的，当有导体(比如你的手)靠近手机，手与手机上传感器的另一极之间的电容就会变化，然后就是模数转换，手机就知道你的手已经在拿手机了，然后执行预先设定的动作。
楼上说的是错的。。。跟电容没毛关系的！
手机上的距离传感器是依靠红外检测的。。。
如果你仔细看，P Sensor的开口内有一个发射头和一个接收头。
当然，现在除了高端的被动式的，你就能看到一个口了。
有两个试验可以说明，一个是部分做的不好的手机，当手机紧贴桌面的时候，P Sensor显示仍然是远，因为太近收不到反射。
另一个是在特别大的太阳天气的时候，对着太阳距离也会被检测为近。
多说一句，距离传感器和光线传感器通常（绝大多数）是同一个器件。
确切来说这是红外接近传感器。
又是一个熟悉的领域。
原理是这样，其中的光是红外，一般是850nm。
实际应用的时候会使这样：
可以看到，各种原因都会造成噪声，当噪声足够大的时候，接近传感器就会失效。
噪声可能是器件的问题，结构设计的问题，组装的问题，表面污染的问题等等。
最后，一些低端的手机，为了节省成本，不用接近传感器，于是就用CTP（电容触摸屏）的信号来检测，当然这个精度就不好说了。
这是普通的proximity sensors，没有看过对于手机的应用，这个是应用于机械臂上的，大同小异，感觉原理应该是一样的。