傳感器工作原理

1、霍爾效應傳感器工作原理如圖所示，磁場中有一個霍爾半導體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導體時向一側偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓?；魻栯妷弘S磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使 該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁場強度。下圖所示的方法是用一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開 關，當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化

2、，就能表示出葉輪驅動軸的某一 位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器?；魻栃獋鞲衅鲗儆诒粍有蛡鞲衅鳎型饧与娫床拍芄ぷ?，這一特點使它能檢測轉速低 的運轉情況?；魻栃獋鞲衅?-霍爾半導體元件 2-永久磁鐵 3-擋隔磁力線的葉片超聲波傳感器 - 產(chǎn)品概述超聲波傳感器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。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結構，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（

3、蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。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。超聲波傳感器的主要性能指標包括： 超聲波傳感器 - 性能指標超聲波傳感器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(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設

4、備。3、靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 超聲波傳感器 - 工作原理超聲波傳感器人們能聽到聲音是由于物體振動產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內，超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ-幾十MHZ。超聲波是一種在彈性介質中的機械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱和振蕩（縱波）。在工業(yè)中應用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現(xiàn) 象，并且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波，其頻率較低，一般為幾十KHZ，而在固體、液體中則頻率可用得較高。在空氣

5、中衰減較快，而在液體及固 體中傳播，衰減較小，傳播較遠。利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路，制成各種超聲測量儀器及裝置，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應用。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁 致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接 收到超聲波時，也能轉變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。這里僅介紹小型超聲波傳感器，發(fā)送與接收略有差 別，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一般為23-25KHZ及40-45K

6、HZ。這類傳感器適用于測距、遙控、防盜等用途。該種有T/R-40-60，T /R-40-12等（其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHZ，16及12表示其外徑尺寸，以毫米計）。另有一種密封式超聲波傳感器（MA40EI型）。它的特點是具有防水作用（但不能放入水中），可以作料位及接近開關用，它的性能較好。超聲波應用有三種基本類型，透射型用于遙控器，防盜報警器、自動門、接近開關等；分離式反射型用于測距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測厚等。由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成，

7、換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉換成超能量并向空中幅射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn)生機械振動，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超進行檢測.而實際使用中，用發(fā)送傳感器的陶瓷振子的也可以用做接收器傳感器社的陶瓷振子?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調制和計數(shù)及探測距離等進行控制。 超聲波傳感器 - 工作程式SRF05 超聲波傳感器若對發(fā)送傳感器內諧振頻率為40KHz的壓電陶瓷片(雙晶振子)施加40KHz高頻電壓，則壓電陶瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長與縮短，于是發(fā)送40KHz頻率的超聲波，其超聲波以疏密形式傳播(疏密程度可

8、由控制電路調制)，并傳給波接收器。接收器是利用壓力傳感器所采用的壓電效應的原理，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應變，則產(chǎn)生一面為“+ ”極，另一面為“-”極的40KHz正弦電壓。因該高頻電壓幅值較小，故必須進行放大。 超聲波傳感器使得駕駛員可以安全地倒車，其原理是利用探測倒車路徑上或附近存在的任何障礙物，并及時發(fā)出警告。所設計的檢測系統(tǒng)可以同時提供聲光并茂的聽覺和視覺警告，其警告表示是探測到了在盲區(qū)內障礙物的距離和方向。這樣，在狹窄的地方不管是泊車還是開車，借助倒車障礙報警檢測系統(tǒng)，駕駛員心理壓力就會減少，并可以游刃有余地采取必要的動作。更多超聲波資料請登錄： 超聲波傳感器 - 系統(tǒng)構

9、成SRF08 超聲波傳感器由 發(fā)送傳感器 ( 或稱波發(fā)送器 ) 、接收傳感器 ( 或稱波接收器 ) 、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為 15mm 左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉換成超能量并向空中幅射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn) 生機械振動，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超進行檢測 . 而實際使用中，用發(fā)送傳感器的陶瓷振子的也可以用做接收器傳感器社的陶瓷振子?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調制和計數(shù)及探測距離 等進行控制。超聲波傳感器電源 ( 或稱信號源 ) 可用

10、DC12V ± 10 % 或 24V ± 10 % 。 超聲波傳感器 - 工作模式超聲波傳感器超聲波傳感器利用聲波介質對被檢測物進行非接觸式無磨損的檢測。超聲波傳感器對透明或有色物體，金屬或非金屬物體，固體、液體、粉狀物質均能檢測。其檢測性能幾乎不受任何環(huán)境條件的影響，包括煙塵環(huán)境和雨天。 檢測模式超聲波傳感器主要采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。還有部分超聲波傳感器采用對射式的檢測模式。一套對射式超聲波傳感器包括一個發(fā)射器和一個接收器，兩者之間持續(xù)保持“收聽”。位于接收器和發(fā)射器之間的被

11、檢測物將會阻斷接收器接收發(fā)射的聲波，從而傳感器將產(chǎn)生開關信號。檢測范圍和聲波發(fā)射角超聲波傳感器的檢測范圍取決于其使用的波長和頻率。波長越長，頻率越小，檢測距離越大，如具有毫米級 波長的緊湊型傳感器的檢測范圍為300500mm波長大于5mm的傳感器檢測范圍可達8m。一些傳感器具有較窄的6º聲波發(fā)射角，因而更適合精確檢測相 對較小的物體。另一些聲波發(fā)射角在12º至15º的傳感器能夠檢測具有較大傾角的物體。此外，我們還有外置探頭型的超聲波傳感器，相應的電子線路位于常規(guī) 傳感器外殼內。這種結構更適合檢測安裝空間有限的場合。傳感器調節(jié)幾乎所有的超聲波傳感器都能對開關輸出的近

12、點和遠點或是測量范圍進行調節(jié)。在設定范圍外的物體可以被檢測到，但是不會觸發(fā)輸出狀態(tài)的改變。一些傳感器具有不同的調節(jié)參數(shù)，如傳感器的響應時間、回波損失性能，以及傳感器與泵設備連接使用時對工作方向的設定調節(jié)等。重復精度波長等因素會影響超聲波傳感器的精度，其中最主要的影響因素是隨溫度變化的聲波速度，因而許多超聲波傳感器具有溫度補償?shù)奶匦?。該特性能使模擬量輸出型的超聲波傳感器在一個寬溫度范圍內獲得高達0.6mm的重復精度。輸出功能所有系列的超聲波傳感器都有開關量輸出型產(chǎn)品。一些產(chǎn)品還有2路開關量輸出（如最小和最大液位控制）。大多數(shù)產(chǎn)品系列都能提供具有模擬量電流或是模擬電壓輸出的產(chǎn)品。噪聲抑制金屬敲擊聲

13、、轟鳴聲等噪聲不會影響超聲波傳感器的參數(shù)賦值，這主要是由于頻率范圍的優(yōu)選和已獲專利的噪聲抑制電路。同步功能超聲波傳感器的同步功能可防干擾。他們通過將各自的同步線進行簡單的連接來實現(xiàn)同步功能。它們同時發(fā)射聲波脈沖，象單個傳感器一樣工作，同時具有擴展的檢測角度。傳感器交替性工作（多通道）超聲波傳感器 超長掃描型以交替方式工作的超聲波傳感器彼此間是相互獨立的，不會相互影響。以交替方式工作的傳感器越多，響應的開關頻率越低。 檢測條件超聲波傳感器特別適合在“空氣”這種介質中工作。這種傳感器也能在其它氣體介質中工作，但需要進行靈敏度的調節(jié)。盲區(qū)直接反射式超聲波傳感器不能可靠檢測位于超聲波換能器前段的部分物

14、體。由此，超聲波換能器與檢測范圍起點之間的區(qū)域被稱為盲區(qū)。傳感器在這個區(qū)域內必須保持不被阻擋?？諝鉁囟扰c濕度空氣溫度與濕度會影響聲波的行程時間。空氣溫度每上升20ºC，檢測距離至多增加3.5%。在相對干燥的空氣條件下，濕度的增加將導致聲速最多增加2%?？諝鈮毫ΤＲ?guī)情況下大氣變化±5%（選一固定參考點）將導致檢測范圍變化±0.6%。大多數(shù)情況下，傳感器在5Bar壓力下使用沒有問題。氣流氣流的變化將會影響聲速。然而由最高至10m/s的氣流速度造成的影響是微不足道的。在產(chǎn)生空氣渦流比較普遍的條件下，例如對于灼熱的金屬而言，建議不要采用超聲波傳感器進行檢測，因為對失真變形

15、的聲波的回聲進行計算是非常困難的。標準檢測物采用正方形聲反射板用于額定開關距離sn的標定。1mm的厚度垂直性：與聲束軸線垂直。防護等級外殼可防固體顆粒和防水。IP65：完全防塵；防水柱的侵入。IP67：完全防塵；在恒溫下浸入水下1m深處并放置30分鐘，能夠有效防護。IP69K：基于EN60529的符合DIN40050-9泵功能可施行雙位置控制，例如一個液位控制系統(tǒng)的泵入泵出功能。當一個被測物遠離傳感器到達檢測范圍的遠點時，輸出動作。當被測物靠近傳感器到達檢測范圍設定的近點時，輸出相反的動作。 超聲波傳感器 - 檢測好壞測試電路圖超聲波傳感器用萬用表直 接測試是沒有什么反映的。要想測試超聲波傳感

16、器的好壞可以搭一個音頻振蕩電路，當C1為390OF時，在反相器腳與腳間可產(chǎn)生一個1.9kHz左右 的音頻信號。把要檢測的超聲波傳感器(發(fā)射和接收)接在腳與腳之間;如果傳感器能發(fā)出音頻聲音，基本就可以確定比超聲波傳感器是好的。 注：C1=3900F時，為1.9kHZ左右；C1=0.O1F時，約0.76kHZ。 超聲波傳感器 - 技術應用超聲波傳感器超聲波傳感技術應用在生產(chǎn)實踐的不同方面，而醫(yī)學應用是其最主要的應用之一，以醫(yī)學為例子說明超聲波傳感技術的應用。超聲波在醫(yī)學上的應用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點是：對受檢者無痛苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、

17、診斷的準確率高等。因而推廣容易，受到醫(yī)務工作者和患者的歡迎。超聲波診斷可以基于不同的醫(yī)學原理，其中有代表性的一種所謂的A型方法。這個方法是利用超聲波的反射。當超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質界面是，在該界面就產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個反射面時，回聲在示波器的屏幕上顯示出來，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。在工業(yè)方面，超聲波的典型應用是對金屬的無損探傷和超聲波測厚兩種。過去，許多技術因為無法探測到物體組織內部而受到阻礙，超聲波傳感技術的出現(xiàn)改變了這種狀況。當然更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無聲息”地探測人們所需要的信號。在未來的應用中，超聲波將與信息

18、技術、新材料技術結合起來，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。遙控開關超聲波遙控開關可控制家用電器及照明燈。采用小型超聲波傳感器（12-16),工作頻率在40KHZ,遙控距離約10米.遙控器的發(fā)送，這是由555時基電路組成的振蕩器,調整10K電位器，使振蕩頻率為40KHZ，傳感器接在腳，接下按鈕時，發(fā)送出超聲波，接收電路。電源由220V經(jīng)電容降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后獲得12V工作電壓。由于是非隔離電源，要整個電路用塑料外殼封裝，以防觸電（在調試時也應注意）。信號由 超聲波接收器接收，經(jīng)Q1、Q2放大（L、C諧振槽路調諧在40KHZ）。放大后的信號去觸發(fā)由Q3、Q4組成的雙穩(wěn)態(tài)電路，Q5

19、及LED作為觸發(fā)隔離， 并可發(fā)光顯示。由于雙穩(wěn)態(tài)在開機時有隨機性，故加一清零按鈕。Q5輸出的觸發(fā)信號使雙向可控硅導通，負載接通。要負載斷路，則要按一次發(fā)送鈕。液位指示及控制器由于超聲波在空氣中 有一定的衰減，則發(fā)送到液面及從液面反射回來的信號大小與液位有關，液面位置越高，信號越大；液面越低則信號就小。接收到的信號經(jīng)BG1、BG2放大，經(jīng) D1、D2整流成直流電壓。當4.7K上的電壓超過BG3的導通電壓時，有電流流過BG3，電流表有指示，電流大小與液面有關。當液位低于設置值時，比 較器輸出為低電平。BG不導通，若液位升到規(guī)定位置，比較器翻轉，輸出高電平。BG導通，J吸合，可通過電磁閥將輸液開關關

20、閉，以達到控制的目的（高位控 制）。 超聲波傳感器 - 液位測試液位測試原理超聲波測量液位的基本原理是：由超聲探頭發(fā)出的超聲脈沖信號， 在氣體中傳播，遇到空氣與液體的界面后被反射，接收到回波信號后計算其超聲波往返的傳播時間，即可換算出距離或液位高度。超聲波測量方法有很多其它方法不 可比擬的優(yōu)點：（1）無任何機械傳動部件，也不接觸被測液體，屬于非接觸式測量，不怕電磁干擾，不怕酸堿等強腐蝕性液體等，因此性能穩(wěn)定、可靠性高、壽命 長；（2）其響應時間短可以方便的實現(xiàn)無滯后的實時測量。 系統(tǒng)采用的超聲波傳感器的工作頻率為 40kHz左右。由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測出

21、超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時間，根據(jù)媒質中的聲速，就能得到從 傳感器到液面之間的距離，從而確定液面?？紤]到環(huán)境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過溫度補償?shù)姆椒▽鞑ニ俣扔枰孕Ｕ蕴岣邷y量精度。計算公式為：V331.50.607T （1）式中：V為超聲波在空氣中傳播速度；T為環(huán)境溫度。SV ×t/2V×（t1t0）/2 （2）式中：S為被測距離；t為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差；t1為超聲回波接收時刻；t0為超聲脈沖發(fā)射時刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測量t0時刻和t1時刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測距離S。由于本系統(tǒng)的MCU選用了具有SOC特點的混合

22、信號處理器，其內部集成了溫度傳感器，因此可利用軟件很方便的實現(xiàn)對傳感器的溫度補償。 超聲波傳感器 - 注意事項注意事項1：為確?？煽啃约伴L使用壽命，請勿在戶外或高于額定溫度的地方使用傳感器。 2：由于超聲波傳感器以空氣作為傳輸介質，因此局部溫度不同時，分界處的反射和折射可能會導致誤動作，風吹時檢出距離也會發(fā)生變化。因此，不應在強制通風機之類的設備旁使用傳感器。3：噴氣嘴噴出的噴氣有多種頻率，因此會影響傳感器且不應在傳感器附近使用。4：傳感器表面的水滴縮短了檢出距離。5：細粉末和棉紗之類的材料在吸收聲音時無法被檢出（反射型傳感器）。6：不能在真空區(qū)或防爆區(qū)使用傳感器。7：請勿在有蒸汽的區(qū)域使用傳

23、感器；此區(qū)域的大氣不均勻。將會產(chǎn)生溫度梯度，從而導致測量錯誤。 超聲波傳感器 - 暴露問題超聲波傳感器超聲波傳感器應用起來原理簡單，也很方便，成本也很低。但是目前的超聲波傳感器都有一些缺點，比如，反射問題，噪音，交叉問題。 反射問題：如果被探測物體始終在合適的角度，那超聲波傳感器將會獲得正確的角度。但是不幸的是，在實際使用中，很少被探測物體是能被正確的檢測的。其中可能會出現(xiàn)幾種誤差：三角誤差，當被測物體與傳感器成一定角度的時候，所探測的距離和實際距離有個三角誤差。鏡面反射，這個問題和高中物理中所學的光的反射是一樣的。在特定的角度下，發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去，因此無法產(chǎn)生回波，也就無法

24、產(chǎn)生距離讀數(shù)。這時超聲波傳感器會忽視這個物體的存在。多次反射，這種現(xiàn)象在探測墻角或者類似結構的物體時比較常見。聲波經(jīng)過多次反彈才被傳感器接收到，因此實際的探測值并不是真實的距離值。這些問題可以通過使用多個按照一定角度排列的超聲波圈來解決。通過探測多個超聲波的返回值，用來篩選出正確的讀數(shù)。噪音：雖然多數(shù)超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz，遠遠高于人類能夠聽到的頻率。但是周圍環(huán)境也會產(chǎn)生類似頻率的噪音。比如，電機在轉動過程會產(chǎn)生一定的高頻，輪子在比較硬的地面上的摩擦所產(chǎn)生的高頻噪音，機器人本身的抖動，甚至當有多個機器人的時候，其它機器人超聲波傳感器發(fā)出的聲波，這些都會引起傳感器接收到錯誤的信

25、號。這個問題可以通過對發(fā)射的超聲波進行編碼來解決，比如發(fā)射一組長短不同的音波，只有當探測頭檢測到相同組合的音波的時候，才進行距離計算。這樣可以有效的避免由于環(huán)境噪音所引起的誤讀。交叉問題：交叉問題是當多個超聲波傳感器按照一定角度被安裝在機器人上的時候所引起的。超聲波X發(fā)出的聲波，經(jīng)過鏡面反射，被傳感器Z和Y獲得，這時Z和Y會根據(jù)這個信號來計算距離值，從而無法獲得正確的測量。解決的方法可以通過對每個傳感器發(fā)出的信號進行編碼。讓每個超聲波傳感器只聽自己的聲音。1 超聲波傳感器 - 性能參數(shù)超聲波傳感器 超聲波傳感器 - 主要系列一個開關量輸出檢測距離10100mm10200mm20150mm202

26、50mm30250mm60400mm60350mm1001000mm100700mm3502500mm3503400mm8006000mm可選輸出方式開關量輸出PNP、NPN可選輸出狀態(tài)常開、常閉可選連接方式直接附線、M8接插件、M12接插件可選超聲波頻率380KHz240KHz120KHz可選工作電壓1230Vdc2030Vdc可選工作溫度范圍（0 60）（-10 60）（-20 70）（-25 60）可選防護等級：IP67IP65可選短路保護：有反極性保護：有二個開關量輸出檢測距離30250mm3502500mm60400mm1001000mm100700mm60350mm2001300m

27、m3503400mm8006000mm可選輸出方式開關量PNP輸出狀態(tài)常開、常閉可選連接方式M8接插件、M12接插件可選超聲波頻率230KHz120KHz240KHz300KHz400KHz工作電壓1230Vdc工作溫度范圍（-10 60）（0 60）（ 10 60）（-20 70）防護等級：IP67IP65短路保護：有反極性保護：有對射式檢測距離0700mm輸出方式開關量輸出PNP、NPN可選輸出狀態(tài)常開、常閉可選連接方式直接附線、M12接插件可選聲波束角8°超聲波頻率220KHz工作電壓1230Vdc工作溫度范圍（0 60）防護等級：IP67短路保護：有反極性保護：有模擬量輸出檢

28、測距離20200mm30250mm60400mm1001000mm2002000mm可選輸出方式模擬量輸出420mA010V可選輸出狀態(tài)常開、常閉可選連接方式直接附線、M8接插件、M12接插件可選超聲波頻率380KHz300KHz400KHz240KHz200KHz工作電壓1530Vdc工作溫度范圍（-10 60）防護等級：IP67短路保護：有反極性保護：有模擬量輸出超聲波傳感器詮釋 一 解決其它技術無法解決的問題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

29、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。二 在自動化領域的廣泛用途超聲波傳感器雖然也經(jīng)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(jù)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。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。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

30、。需要可見光斑進行位置校準的場合。多風的場合。真空場合。溫度梯度較大的場合。因為這種情況下會造成聲速的變化。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。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：設備定位。測量料包的料位。測量傳送帶上的物體距離和物體高度。測量原木直徑。保護高架起重機免于碰撞。無誤差檢查場合。三 幾個應用實例1、測量傳送帶上箱子的寬度 使用兩個激光傳感器，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

31、，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(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(jiān)測各自到反射器的距離，通過PLC能連續(xù)跟蹤起重機的精確位置。有了這種新式

32、廉價激光測距傳感器，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 在這些先進的汽車攝像頭安全系統(tǒng)中，增強的成像和感測能力開啟了一個無限可能的世界。攝像頭視覺系統(tǒng)采用遠視場來補足長距離雷達，使用較寬視場來彌補短 距雷達或超聲波傳感器的不足，使得駕駛員可以看到前后方的道路。因此，可提供另一組數(shù)據(jù)來確認所繪制的整體圖片的精確性。例如，來自雷達和攝像頭的支持數(shù) 據(jù)能夠大大增強決策的信心，如使用剎車系統(tǒng)等等. 自1969年電荷耦合器件(CCD)出現(xiàn)以來，其應用一直在增長，擴展到數(shù)碼相機、望遠鏡、攝像機、掃描儀，以及其它成像應用領域。然而，CCD在汽車安 全應用方面有其固有的不足之處。最明顯的

33、是：CCD制造需要專門的工廠、設備及工藝，這給以低成本大批量生產(chǎn)汽車攝像頭帶來了困難。在汽車安全方 面，CCD架構也有內在的局限性。標準CCD圖像傳感器經(jīng)設計以串行方式讀出數(shù)據(jù)，這意味著必須在讀出所有的先前像素之后，才能讀出后面的像素。這限制了 幀速或每秒讀取的圖像數(shù)目，在快速捕捉圖像為關鍵性功能的汽車安全應用中成為一種重要的缺陷。此外，大多數(shù)CCD攝像頭不具備必需的寬動態(tài)范圍 (WDR)功能。互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器是替代的解決方案，它可在具有高成本效益的商業(yè)代工廠生產(chǎn)，使用與生產(chǎn)其它計算芯片相同的高量產(chǎn)工藝。 CMOS圖像傳感器具有隨機訪問讀取功能，這意味著可對像素進行隨機尋址，并可快速讀出子幀(sub-frame)，即感興趣的區(qū)域。因此，CMOS圖像 傳感器克服了上述CCD傳感器的某些缺點，而且具有幾乎無限的子采樣和子窗口能力。CMOS攝像頭的一個附加優(yōu)勢是能夠滿足寬動態(tài)范圍(WDR)和低光照 性能要求，進一步推動CMOS圖像傳感器取代CCD傳感器而成為眾多成像市場(包括汽車市場)的首選傳感器。場景處理在場景處理應用中，處理單元使用成像器的輸出來發(fā)送警報或做出有關車輛運行的