紅外測距傳感器的原理與設(shè)計(jì)最終版

1、紅外測距傳感器的原理與設(shè)計(jì)紅外測距傳感器的原理與設(shè)計(jì)摘要：摘要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域，而在測距方面先后出現(xiàn)了激光測距、微波雷達(dá)測距、超聲波測距及紅外線測距。為了實(shí)現(xiàn)物體近距離、高精度的無線測量，我采用紅外發(fā)射接收模塊作為距離傳感器，單片機(jī)作為處理器，編寫 A/D 轉(zhuǎn)換、顯示以及與 PC 機(jī)的通信程序，開發(fā)了一套便推式的紅外距離測量系統(tǒng)，系統(tǒng)可以高精度的實(shí)時(shí)顯示所測的距離，并且可以將距離量通過串口發(fā)送到 PC 機(jī)顯示處理、本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠、體積小、測量精度高、方便使用，另外本系統(tǒng)形成了一套完善的軟硬件開發(fā)平臺，可以進(jìn)行擴(kuò)展、移植和做進(jìn)一步的開發(fā)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：紅外測距；68H

2、C11E1；A/D 轉(zhuǎn)換；第 2 頁目目 錄錄一、緒論一、緒論 .11.1 設(shè)計(jì)背景.11.2 紅外線簡介.11.3 紅外線傳感器概述.21.3.1 紅外線傳感器系統(tǒng)介紹.21.3.2 紅外線傳感器的分類.31.3.3 紅外線傳感器的應(yīng)用.6二、紅外測距的方法和原理二、紅外測距的方法和原理 .72.1 幾種紅外測距原理及選擇.72.1.1 相位測距原理.72.1.2 PSD 測距原理.92.1.3 帶運(yùn)動機(jī)構(gòu)的雙象比較法原理.92.1.4 時(shí)間差測距法原理.92.1.5 反射能量法原理.92.1.6 紅外測距原理的選擇.92.2 紅外測距系統(tǒng)的工作原理.9三、紅外測距的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)框圖三、紅

3、外測距的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)框圖 .113.1 紅外測距的過程.113.2 紅外測距系統(tǒng)框圖.113.3 主要元件分析.123.3.1 紅外線發(fā)射器件.123.3.2 紅外線光敏二極管.13四、紅外測距硬件電路設(shè)計(jì)四、紅外測距硬件電路設(shè)計(jì) .144.1 單片機(jī)最小系統(tǒng).144.2 紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì).164.3 紅外接收放大電路設(shè)計(jì).174.4 電源電路.194.5 數(shù)碼管顯示電路.21五、軟件模塊設(shè)計(jì)五、軟件模塊設(shè)計(jì) .235.1 程序設(shè)計(jì)步驟.235.2 軟件設(shè)計(jì)框圖：.235.3 紅外測距 A/D 轉(zhuǎn)換程序 .24六、測量精度分析六、測量精度分析 .26 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .27附附 錄錄 .2

4、8致致 謝謝 .29第 0 頁一、緒論一、緒論1.11.1 設(shè)計(jì)背景設(shè)計(jì)背景在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了許多新領(lǐng)域，而在測距方面先后出現(xiàn)了激光測距、微波雷達(dá)測距、超聲波測距及紅外線測距。其中激光測距是靠激光束照射在物體上反射回來的激光束探測物體的距離。由于受惡劣的天氣、污染等因素影響，使反射的激光束在一定功率上探測距離比可能探測的最大距離減少一半左右，損失很大，影響探測的精確度；微波雷達(dá)測距技術(shù)為軍事和某些工業(yè)開發(fā)采用的裝備和振蕩器等電路部分價(jià)格昂貴，現(xiàn)在幾乎還沒有開拓民用市場；超聲波測距在國內(nèi)外已有人做過研究，由于采用特殊專用元件使其價(jià)格高，難以推廣；紅外

5、線作為一種特殊的光波，具有光波的基本物理傳輸特性反射、折射、散射等，且由于其技術(shù)難度相對不太大，構(gòu)成的測距系統(tǒng)成本低廉，性能優(yōu)良，便于民用推廣。紅外線測距傳感器有它的幾個(gè)特點(diǎn)，遠(yuǎn)距離測量，在無反光板和反射率低的情況下能測量較遠(yuǎn)的距離；有同步輸入端，可多個(gè)傳感器同步測量； 測量范圍廣，響應(yīng)時(shí)間短； 外形設(shè)計(jì)緊湊，易于安裝，便于操作；所以它的應(yīng)用價(jià)值比較高。另外紅外測距的應(yīng)用越來越普遍。在很多領(lǐng)域都可以用到紅外測距儀。紅外測距一般具有精確度和分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用領(lǐng)域廣、行業(yè)需求眾多，市場需求空間大。當(dāng)前紅外測距儀的發(fā)展趨勢是向測量更安全、測量精度高、系統(tǒng)能耗小、體

6、積小型化方向發(fā)展。1.21.2 紅外線簡介紅外線簡介近二十年來，紅外輻射技術(shù)已成為一門迅速發(fā)展的新興技術(shù)科學(xué)，它已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、科研、軍事、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。紅外輻射技術(shù)是發(fā)展測量技術(shù)、遙感技術(shù)和空間科學(xué)技術(shù)的重要手段。紅外輻射俗稱紅外線，又稱紅外光，它是一種人眼看不見的光線，但實(shí)際上它和其他任何光線一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)，任何物質(zhì)只要它的濕度高于絕對零度，就有紅外線向周圍空間輻射。它的波長介于可見光和微波之間，它的波長范圍大致在 0.75M-1000M 的頻譜范圍之內(nèi)，紅外線與可見光、紫外線、x 射線、y 射線和微波、無線電波一起第 1 頁構(gòu)成了整個(gè)無線連續(xù)的電磁波譜。在紅外技術(shù)中，一

7、般將紅外輻射分為四個(gè)區(qū)域，即近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)和極遠(yuǎn)紅外區(qū)。它已在科技、國防和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。1.31.3 紅外線傳感器概述紅外線傳感器概述1.3.11.3.1 紅外線傳感器系統(tǒng)介紹紅外線傳感器系統(tǒng)介紹1.待測目標(biāo)根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進(jìn)行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。 2.大氣衰減待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時(shí)，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。 3.光學(xué)接收器它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達(dá)天線，常用是物鏡。 4.輻射調(diào)制器。對來自待測目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并可濾除大面

8、積的干擾信號。又稱調(diào)制盤或斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。 5.紅外探測器這是紅外系統(tǒng)的核心。它是將紅外輻射能轉(zhuǎn)換為電能的光敏器件，利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)探測紅外輻射的傳感器。多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。 6.探測器制冷器由于某些探測器必須要在低溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高探測靈敏度。 7.信號處理系統(tǒng)。將探測的信號進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。 8.顯示設(shè)備。第 2 頁這是紅外設(shè)備

9、的終端設(shè)備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。 依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以成相應(yīng)的物理量完的測量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機(jī)理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理。 熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測器有依賴于溫度的變化而發(fā)生變化的性能。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對射式光電傳感器，這兩種傳感器主要用于事件檢

10、測和物體定位。紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。1.3.21.3.2 紅外線傳感器的分類紅外線傳感器的分類常見紅外傳感器可分為熱傳感器和光子傳感器。(1)熱傳感器熱傳感器是利用入射紅外輻射引起傳感器的溫度變化，進(jìn)而使有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過測量有關(guān)物理參數(shù)的變化來確定紅外傳感器所吸收的紅外輻射。熱探測器的主要優(yōu)點(diǎn)是相應(yīng)波段寬，可以在室溫下工作，使用簡單。但是，熱傳感器相應(yīng)時(shí)間較長，靈敏度較低，一般用于低頻調(diào)制的場合。熱傳感器主要類型有：熱敏傳感器型，熱電偶型，高萊氣動型和熱釋放電型四種。

11、(a)熱敏電阻型傳感器熱敏電阻是由錳、鎳、鈷的氧化物混合后燒解而成的，熱敏電阻一般制成薄片狀，當(dāng)紅外輻射照射在熱敏電阻上，其溫度升高，電阻值減少。測量熱敏電阻值變化的大小，即可得知入射的紅外輻射的強(qiáng)弱，從而可以判斷產(chǎn)生紅外輻射物體的溫度。(b)熱電偶型傳感器 第 3 頁熱電偶是由熱電功率差別較大的兩種材料構(gòu)成。當(dāng)紅外輻射到這兩種金屬材料構(gòu)成的閉合回路的接點(diǎn)上時(shí)，該接點(diǎn)溫度升高。而另一個(gè)沒有被紅外輻射輻照的接點(diǎn)處于較低的溫度，此時(shí)，在閉合回路中將產(chǎn)生溫差電流。同時(shí)回路中產(chǎn)生溫差電勢，溫差電勢的大小，反映了接點(diǎn)吸收紅外輻射的強(qiáng)弱。利用溫差電勢現(xiàn)象制成的紅外傳感器稱為熱電偶型紅外傳感器，因其時(shí)間常數(shù)

12、較大，相應(yīng)時(shí)間較長，動態(tài)特性較差，調(diào)制頻率應(yīng)限制在 10HZ 以下。(c)萊氣動型傳感器高萊氣動型傳感器是利用氣體吸收紅外輻射后，溫度升高，體積增大的特性，來反映紅外輻射的強(qiáng)弱。它有一個(gè)氣室，以一個(gè)小管道與一塊柔性薄片相連。薄片的背向管道一面是反射鏡。氣室的前面附有吸收模，它是低熱容量的薄膜。紅外輻射通過窗口入射到吸收模上，吸收模將吸收的熱能傳給氣體，使氣體溫度升高，氣壓增大，從而使柔鏡移動。在室的另一邊，一束可見光通過柵狀光欄聚焦在柔鏡上，經(jīng)柔鏡反射回來的柵狀圖像又經(jīng)過柵狀光欄投射到光電管上。當(dāng)柔鏡因壓力變化而移動時(shí)，柵狀圖像與柵狀光欄發(fā)生相對位移，使落到光電管上的光量發(fā)生改變，光電管的輸出

13、信號也發(fā)生變化，這個(gè)變化量就反映出入射紅外輻射的強(qiáng)弱。這種傳感器的特點(diǎn)是靈敏度高，性能穩(wěn)定。但響應(yīng)時(shí)間性長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，強(qiáng)度較差，只適合于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用。(d)熱釋電型傳感器熱釋電型傳感器是一種具有極化現(xiàn)象的熱晶體或稱“鐵電體” 。鐵電體的極化強(qiáng)度（單位面積上的電荷）與溫度有關(guān)。當(dāng)紅外線輻射照射到已經(jīng)極化的鐵電體薄片表面上時(shí)，引起薄片溫度升高，使其極化強(qiáng)度降低，表面電荷減少，這相當(dāng)于釋放一部分電荷，所以叫做熱釋電型傳感器。如果將負(fù)載電阻與鐵電體薄片相連，則負(fù)載電阻上便產(chǎn)生一個(gè)電信號輸出。輸出信號的大小，取決于薄片溫度變化的快慢，從而反映入射的紅外輻射的強(qiáng)弱。由此可見，熱釋電型紅外傳感器的電壓響應(yīng)率

14、正比于入射輻射變化的速率。當(dāng)恒定的紅外輻射照射在熱釋電傳感器上時(shí)，傳感器沒有電信號輸出。只有鐵電體溫度處于變化過程中，才有電信號輸出。所以，必須對紅外輻射進(jìn)行調(diào)制（或稱斬光） ，使恒定的輻射變成交變輻射，不斷的引起傳感器的溫度變化，才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出交變的信號。(2)光子傳感器第 4 頁光子傳感器是利用某些半導(dǎo)體材料在入射光的照射下，產(chǎn)生光子效應(yīng)，使材料電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。通過測量電學(xué)性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱。利用光子效應(yīng)所制成的紅外傳感器。統(tǒng)稱光子傳感器。光子傳感器的主要特點(diǎn)靈敏度高，響應(yīng)速度快，具有較高的響應(yīng)頻率。但其一般須在低溫下工作，探測波段較窄。按照光子傳感器的工作原

15、理，一般可分為內(nèi)光電和外光電傳感器兩種，后者又分為光電導(dǎo)傳感器、光生伏特傳感器和光磁電傳感器等三種。(a)外光電傳感器當(dāng)光輻射在某些材料的表面上時(shí)，若入射光的光子能量足夠大時(shí)，就能使材料的電子逸出表面，這種現(xiàn)象叫外光電效應(yīng)或光電子發(fā)射效應(yīng)。光電二極管、光電倍增管等便屬于這種類型的電子傳感器。它的響應(yīng)速度比較快，一般只需幾個(gè)毫微秒。但電子逸出需要較大的光子能量，只適宜于近紅外輻射或可見光范圍內(nèi)使用。(b)光電導(dǎo)傳感器當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料表面上時(shí)，半導(dǎo)體材料中有些電子和空穴可以從原來不導(dǎo)電的束縛狀態(tài)變?yōu)槟軐?dǎo)電的自由狀態(tài)，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電率增加，這種現(xiàn)象叫光電導(dǎo)現(xiàn)象。利用光電導(dǎo)現(xiàn)象制成的傳感

16、器稱為光導(dǎo)傳感器，如硫化鉛、硒化鉛、銻化銦、碲隔汞等材料都可制光電導(dǎo)傳感器。使用光電導(dǎo)傳感器時(shí)，需要制冷和加一定的偏壓，否則會使響應(yīng)率降低，噪聲大，響應(yīng)波段窄，以致使紅外線傳感器損壞。(c)光生伏特傳感器當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)上時(shí)，在結(jié)內(nèi)電場的作用下，自由電子移向 N 區(qū)，如果 PN 結(jié)開路，則在 PN 結(jié)兩端便產(chǎn)生一個(gè)附加電勢，稱為光生電動勢。利用這個(gè)效應(yīng)制成的傳感器或 PN 結(jié)傳感器。常用的材料為砷化銦、銻化銦、碲化汞、碲錫鉛等幾種。(d)光磁電傳感器當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料表面上時(shí)，半導(dǎo)體材料中有些電子和空穴將向內(nèi)部擴(kuò)散，在擴(kuò)散中若受強(qiáng)磁場的作用，電子與空穴則各

17、偏向一方，因而產(chǎn)生開路電壓，這種現(xiàn)象稱為光磁電效應(yīng)。利用此效應(yīng)制成的紅外傳感器，叫做光磁電傳感器。第 5 頁光磁電傳感器不需致冷，響應(yīng)波段可達(dá) 7M 左右，時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)速度快，不用加偏壓，內(nèi)阻極低，噪聲小，有良好的穩(wěn)定性和可靠性。但其靈敏度低，低噪聲前置放大器制作困難，因而影響了使用。 1.3.31.3.3 紅外線傳感器的應(yīng)用紅外線傳感器的應(yīng)用紅外傳感器的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、紅外輻射計(jì)：用于輻射和光譜輻射測量2、搜索和跟蹤系統(tǒng)：用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對其運(yùn)動進(jìn)行跟蹤。3、熱成像系統(tǒng)：能形成整個(gè)目標(biāo)的紅外輻射分布圖像。4、紅外測距系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)物體間距離的測量。 （

18、利用的是紅外線傳播時(shí)的不擴(kuò)散原理，因?yàn)榧t外線在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小，所以長距離的測距儀都會考慮紅外線）5、通訊系統(tǒng)：紅外線通信作為無線通信的一種方式。6、混合系統(tǒng)：是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)活多個(gè)組合。第 6 頁二、紅外測距二、紅外測距的方法和原理的方法和原理2.12.1 幾種紅外測距原理及選擇幾種紅外測距原理及選擇2.1.12.1.1 相位測距原理相位測距原理由主控振蕩器 (即主振)產(chǎn)生的調(diào)制信號頻率 f ，經(jīng)放大后加到 Ga As 發(fā)光管，經(jīng)電流調(diào)制出射紅外調(diào)制光，從發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)出射射向鏡站的反光鏡 ；經(jīng)反射后，回光被接收光學(xué)系統(tǒng)所接收，到達(dá)硅光敏二極管 ；經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，得到高頻的測距信

19、號。為了提高相位測量的精度和儀器的穩(wěn)定性，機(jī)內(nèi)又設(shè)置了本機(jī)振蕩器(本振)，其頻率為 2-1fff 士(為幾個(gè)千赫的中頻)。利用差頻原理將高頻測距信號與本振信號同時(shí)輸入到f混頻 I，獲得中頻的測距信號 e。但它保留著在測線上往返所形成的相位差f。與此同時(shí)，在混頻 I I 中，本振與主振信號不經(jīng)測線直接在機(jī)內(nèi)會合，從而可以得到用于比相的中頻基準(zhǔn)信號 ( 參考信號) e。兩者經(jīng)過選頻放大和整形后輸入到檢相器比相，得到相位差。最后通過運(yùn)算和顯示系統(tǒng)直接給出所測的距離值。由于受到機(jī)內(nèi)光學(xué)和電子線路附加相移的影響，事實(shí)上對測線上往返的光波所測得的結(jié)果，既包含了 2S 距離上的相位差，又有機(jī)內(nèi)附加相移的部分

20、，即 2-22 s 外相位式紅外光電測距通常由砷化鎵發(fā)光二極管為載波源，中心波長一般在0.72-0.94 m，發(fā)出的紅外線強(qiáng)度隨注入的電信號強(qiáng)弱而變化。通過測量連續(xù)的調(diào)制光波在待測距離上往返后產(chǎn)生的相位移動量，來間接測定調(diào)制波傳播的時(shí)間 t，從而求得被測距離 D。由 A 點(diǎn)測距儀發(fā)出連續(xù)的頻率固定的調(diào)制信號(一般是調(diào)幅信號)沿著待測距離傳播到 B 點(diǎn)，由 B 點(diǎn)的反射棱鏡再返回到 A 點(diǎn)。則下圖中所示的相位移，即代表調(diào)制波往返傳播的距離 2 D。第 7 頁圖圖 1 調(diào)制波往返的傳播距離調(diào)制波往返的傳播距離由圖 1 2-3=22 (/2 )=2 ( +)NNNN即 2-4DNN/ 2NN（）（）

21、式中，2 為一個(gè)周期的相位變化，N 為相位移中的 2 的整周期數(shù)，為不足整周期相位移的尾數(shù)；為不足整周期的比例數(shù)N， 為調(diào)制波長。由物理學(xué)可知，其中，c 為調(diào)制( N / 2 1) c/f波的傳播速度，f 為調(diào)制波頻率。 因?yàn)?c 和 f 為已知，故式 2-4 中的是已知的單位長度，可把它稱為/ 2“電尺” 。從上式可知，相位式測距的一般原理可相當(dāng)于用這樣的“電尺”代替鋼尺量距，被測距離就等于整尺段和余尺段 之和。式 2-4 中，(/ 2)N(/ 2) N為已知，而N 由儀器測得，但仍有兩個(gè)未知數(shù) D 和 N。因此用一個(gè)測尺頻/ 2率測距耐，便出現(xiàn)多值解要解決這個(gè)問題，從原理上講，似乎只要把“

22、電尺”長度選擇得大于被測距離 D，則式 2-4 變?yōu)?，從而可變多值解為?/ 2)DN一解了，這顯然是不可能的。一是“電尺”不能過于長，二是一定測相精度下，第 8 頁“電尺”越長，其誤差越大，測距精度明顯降低。2.1.22.1.2 PSDPSD 測距測距原理原理利用三角測距原理,用一種稱之為位置敏感器件(Position Sensitive Device)的 PSD 元件來獲得二路輸出信號, 根據(jù)這二路信號來獲得物體的距離量值。2.1.32.1.3 帶運(yùn)動機(jī)構(gòu)的雙象比較法帶運(yùn)動機(jī)構(gòu)的雙象比較法原理原理系統(tǒng)中有二套光路對被測物體成像，其中一套光路是經(jīng)過可運(yùn)動的反光鏡獲得的,接收系統(tǒng)及時(shí)比較二套光

23、路來的圖像, 當(dāng)二者一致時(shí), 就可根據(jù)可運(yùn)動反光鏡的位置來獲得物體的距離信息。2.1.42.1.4 時(shí)間差測距法原理時(shí)間差測距法原理紅外線發(fā)射器發(fā)射出頻率為 40kHz 的紅外線，經(jīng)障礙物反射，紅外線接收器接收到反射波信號，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴y出發(fā)射波與接收到反射波的時(shí)間差 t，即可求出距離 s。2.1.52.1.5 反射能量法原理反射能量法原理 反射能量法:儀器發(fā)射一束光(通常是近紅外光) 照射到被測物體表面,儀器同時(shí)接收被測物體的反射光能量, 根據(jù)接收到的反射光能量來判斷被測物體的距離。2.1.62.1.6 紅外測距原理的選擇紅外測距原理的選擇我們在紅外測距系統(tǒng)就是采用反射能量法，因其結(jié)

24、構(gòu)簡單、體積小、成本低,可以廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的光機(jī)電綜合產(chǎn)品，因此本文就此方法設(shè)計(jì)了一種紅外測距系統(tǒng)。2.22.2 紅外測距系統(tǒng)的工作原理紅外測距系統(tǒng)的工作原理本文設(shè)計(jì)基本原理是紅外發(fā)射電路的紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外光，經(jīng)障礙物反射后，由紅外接收電路的光敏接收管接收前方物體反射光，據(jù)此判斷前方第 9 頁是否有障礙物。根據(jù)發(fā)射光的強(qiáng)弱可以判斷物體的距離，由于接收管接收的光強(qiáng)隨是隨反射物體的距離變化而變化的，因而，距離近則反射光強(qiáng)，距離遠(yuǎn)則反射光弱。因?yàn)榧t外線是介于可見光和微波之間的一種電磁波，因此，它不僅具有可見光直線傳播、反射、折射等特性，還具有微波的某些特性，如較強(qiáng)的穿透能力和能貫穿某些不

25、透明物質(zhì)等。紅外傳感器包括紅外發(fā)射器件和紅外接收器件。自然界的所有物體只要溫度高于絕對零度都會輻射紅外線，因而，紅外傳感器須具有更強(qiáng)的發(fā)射和接收能力。第 10 頁三、紅外測距的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)框圖三、紅外測距的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)框圖3.13.1 紅外測距的過程紅外測距的過程紅外測距的工作過程簡單來講就是瞄準(zhǔn)目標(biāo)，然后接通電源，啟動發(fā)射電路，通過發(fā)射系統(tǒng)，像目標(biāo)發(fā)射紅外信號，同時(shí)，采樣器采樣發(fā)射信號，作為計(jì)數(shù)器開門的脈沖信號，啟動計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘振蕩器像計(jì)數(shù)器有效的輸入計(jì)數(shù)脈沖，由目標(biāo)反射回來的紅外線回波作用在光電探測器上，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)過放大器放大，進(jìn)入計(jì)數(shù)器，作為計(jì)數(shù)器的關(guān)門信號，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)

26、，計(jì)數(shù)器從開門到關(guān)門期間，所進(jìn)入的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)，經(jīng)過運(yùn)算得到目標(biāo)距離，測距公式為： 3-12CtL 式中：L待測距離； c光速； t光脈沖在待測距離上往返傳輸所需要的時(shí)間。只要求出光脈沖在待測距離往返傳輸所需要的時(shí)間就可以通過上式求出目標(biāo)距離。紅外脈沖的原理與結(jié)構(gòu)比較簡單、測距遠(yuǎn)、功耗小。3.23.2 紅外測距系統(tǒng)框圖紅外測距系統(tǒng)框圖本設(shè)計(jì)主要由五部分組成：紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、放大電路、單片機(jī)電路、譯碼顯示電路。其工作過程圖 2：紅外線發(fā)射裝置譯碼顯示單片機(jī)紅外接收放大電路第 11 頁圖圖 2 紅外測距系統(tǒng)工作過程紅外測距系統(tǒng)工作過程系統(tǒng)工作時(shí)，由發(fā)射單元發(fā)出一束激光，到達(dá)待測目標(biāo)物后

27、漫反射回來，經(jīng)接收單元接收、放大整形后到距離計(jì)算單元計(jì)算完畢后顯示目標(biāo)物距離。3.33.3 主要元件分析主要元件分析3.3.13.3.1 紅外線發(fā)射器件紅外線發(fā)射器件紅外線發(fā)射器件是最長用的為紅外發(fā)光二極管，它與普通發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu) 原理以及制作工藝基本相同，是只有一個(gè) PN 結(jié)的半導(dǎo)體器件，只是所有的材料不同，制造紅外發(fā)光二極管砷化鉀，砷鋁鉀等，其中應(yīng)用最多的是砷化鉀。紅外發(fā)光二極管一般采用環(huán)氧樹脂，玻璃，塑料等封裝，除白色透明材料封裝外，還可見到用藍(lán)色透明材料封裝的， 。紅外發(fā)光二極管按發(fā)光功率的大小，可分為小功率，中功率，大功率三種。另外，紅外發(fā)光二極管除頂面發(fā)光型外，還有側(cè)面發(fā)光型。小

28、功率管一般采用全塑封裝，也有部分是采用陶瓷底座，頂端用玻璃或環(huán)氧樹脂透鏡封裝的，中大功率管一般采用帶螺紋金屬底座，以便安裝散熱片。隨著發(fā)光功率得提高，相應(yīng)體積的管子也增大。紅外發(fā)光二極管的主要參數(shù)（1）正向工作電流 I是指紅外發(fā)光二極管長期工作時(shí)，允許通過的最大平均電流，因?yàn)殡娏魍ㄟ^ PN 結(jié)時(shí)，要消耗一定的功率而引起管子發(fā)熱，如管子長期超過 I 運(yùn)行，會因過熱而燒毀，因此，使用的最大平均正向工作電流不得超過 I。(2)光功率是指輸入到發(fā)光二極管的電功率轉(zhuǎn)化為光輸出功率的那一部分。光功率越大，發(fā)射距離越遠(yuǎn)。（3）峰值波長p是指紅外發(fā)光二極管所發(fā)出近紅外光中，光強(qiáng)最大值所對應(yīng)的發(fā)光波長，在選用紅

29、外接收管時(shí)，其受光峰值波長應(yīng)盡量靠近。p(4)反向漏電流r 是指管子未被反向擊穿時(shí)反向電流的大小，希望它越小越好。第 12 頁（5）響應(yīng)時(shí)間0t由于紅外發(fā)光二極管 PN 結(jié)電容的存在，影響了它的工作頻率?，F(xiàn)在，紅外發(fā)光二極管的相應(yīng)時(shí)間一般為最高工作頻率為幾十。SS7610103.3.23.3.2 紅外線光敏二極管紅外線光敏二極管我們知道半導(dǎo)體具有光電效應(yīng)，即用光照半導(dǎo)體，可使半導(dǎo)體的電阻率發(fā)生變化。利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)可以制成光電二極管，不同的半導(dǎo)體材料對不同波長的入射光的響應(yīng)是不同的。光敏二極管有頂面受光和側(cè)面受光兩種形式。它也是采用塑料、玻璃、環(huán)氧樹脂等材料封裝。光敏二極管的主要參數(shù)（1）

30、光電流 IL是指在一定反向電壓下，入射光強(qiáng)為某一定值時(shí)流過管子的電流。光敏二極管的光電流一般為幾十 A，并與入射光強(qiáng)成正比。（2）暗電流 ID 是指在一定反向電壓下，無光照時(shí)流過管子的電流。一般在 50V 反壓下，ID 小于 0.1A。（3）反向工作電壓 UR 是指在無光照時(shí)，光敏二極管反向電流小于 0.2A-0.3A 時(shí)，允許的最高反向工作電壓，一般在 10V 左右，最高可達(dá)幾十伏。第 13 頁四、紅外測距硬件電路設(shè)計(jì)四、紅外測距硬件電路設(shè)計(jì)4.14.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)M68HC11 系列是 motorola 公司生產(chǎn)的 8 位單片機(jī)中功能最強(qiáng)、集成功能最全的機(jī)種。68HC11

31、E1 的一大特色是功耗低，工作電流小于 15mA，有 WAIT 和STOP 兩種方式進(jìn)行省電。M68HC11 的可靠性很高，有程序自下載功能，接上串口線就可以自動下載程序。其擴(kuò)展能力強(qiáng)。68HC11E1 由 CPU、片內(nèi)存儲器、定時(shí)器系統(tǒng)、串行口、A/D、并行 I/O 口，中斷和復(fù)位系統(tǒng)組成。封裝如圖 3： 圖圖 3 M68HC11 的封裝圖的封裝圖該芯片擴(kuò)展了 32K 的靜態(tài)不揮發(fā) RAM。片內(nèi) EEPROM 可現(xiàn)場擦除和寫入，可存放各種需經(jīng)常修改、掉電后又不允許丟失的數(shù)據(jù)，也可存放程序。片內(nèi)RAM 具有后備保護(hù)特性。其優(yōu)點(diǎn)是既有靜態(tài) RAM 的速度和方便（70ns） ，又有EEPROM 或

32、 FlashRom 的掉電不丟失性，從而能將程序和數(shù)據(jù)合用一個(gè)芯片。同第 14 頁時(shí)具有可靠的上電、掉電、強(qiáng)靜電等數(shù)據(jù)保護(hù)功能。 其控制板設(shè)計(jì)了 ASBUS 總線如圖 4：圖圖 4 ASBUS 總線圖總線圖簡單類似于 ISA 和 PCI 總線。采用堆疊式的 ASBUS 擴(kuò)展卡可以方便擴(kuò)展控制板的功能。 總線通常包含了幾十條分立的線，每一條被賦予一個(gè)特定的含義或功能?？偩€可以分成三個(gè)功能組：數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線提供系統(tǒng)模塊間傳送數(shù)據(jù)的路徑。這些線結(jié)合在一起稱為數(shù)據(jù)總線。線的數(shù)目稱為數(shù)據(jù)總線的寬度。地址線：地址線用于指定數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)的來源和去向。地址線的寬度決定了系統(tǒng)能夠使用的最大的存儲器容量?？刂凭€：

33、控制線用來控制對數(shù)據(jù)地址線的訪問和使用。由于數(shù)據(jù)線和地址，所有模塊共享，因此必須用一種方法來控制他們的使用。 【特性引腳功能】ASBUSA 和 ASBUSB 分別有 14 個(gè)信號線。 PCO-PC7：數(shù)據(jù)總線 RESET： 復(fù)位信號 IRQ： 外部中斷輸入腳 VCC： +5V 電源（負(fù)載不要超過 300MA） Vmotor： 電機(jī)電壓，也即電池電壓，可接較大負(fù)載 GND： 地 第 15 頁 IS0-IS3：輸入選擇線 0-3 OS0-0S3：輸出選擇線 0-3 PA1-PA2：輸入捕捉口 PA3： 輸出比較口 PE5-PE7：模擬輸入口本設(shè)計(jì)中 PE5 擴(kuò)展紅外接收傳感器。4.24.2 紅外發(fā)

34、射電路設(shè)計(jì)紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)(a)電路組成：紅外發(fā)射驅(qū)動電路是由一個(gè)簡單的共射放大電路和一個(gè)作為開關(guān)的三極管電路組成的模塊。電路原理如圖 5 所示:圖圖 5 紅外發(fā)射電路紅外發(fā)射電路(b)電路工作原理：在共射放大電路中，紅外發(fā)光二極管 TLN205 接于共射放大電路的集電極，與基極和發(fā)射極相接的二極管起溫度補(bǔ)償作用?？刂乒苣_Vin 與 68HC11E1 芯片管腳 Vcc 相接。當(dāng)控制管腳 Vin 有信號輸入時(shí)，控制電路的三極管導(dǎo)通,同時(shí)整個(gè)電路導(dǎo)通,紅外發(fā)光二極管 TLN205 發(fā)射出紅外光。第 16 頁4.34.3 紅外接收放大電路設(shè)計(jì)紅外接收放大電路設(shè)計(jì)圖圖 6 紅外接收放大電路紅外接收放大

35、電路(a)電路組成:紅外接收驅(qū)動電路是由紅外接收管 TPS708 和兩個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋模擬運(yùn)算放大電路組成的模塊. 紅外接收驅(qū)動電路設(shè)計(jì)為兩極放大是因?yàn)樵谠S多情況下，輸入信號是很微弱的，要把這樣微弱的信號放大到足以帶動負(fù)載，僅用一級電路放大定是做不到的，必須經(jīng)多級放大，以滿足放大倍數(shù)和其他性能方面的要求。(b)電路工作原理:紅外發(fā)光管 TLN205 發(fā)射出的紅外光,在遇到前面的障礙物反射后,由紅外接收管 TPS708 接收,此時(shí) TPS708 會產(chǎn)生一個(gè)與光強(qiáng)相對應(yīng)的電流。電流經(jīng)由 LM358 兩級放大后,在輸出端可以得到一個(gè) 03V 的模擬電壓,作 68HC11E1 單片機(jī)模擬輸入量進(jìn)行 A

36、/D 轉(zhuǎn)換,最后將轉(zhuǎn)換結(jié)果在 LED 上顯示出來。(c）運(yùn)算放大電路定量分析：我們采用負(fù)反饋模擬運(yùn)算放大電路，是因?yàn)樨?fù)反饋具有提高增益穩(wěn)定性、展寬放大器通頻帶與減少非線性失真和噪音三大優(yōu)點(diǎn)，并且負(fù)反饋還有對相應(yīng)的輸出量進(jìn)行自動調(diào)節(jié)作用。根據(jù)閉環(huán)增益方程求對的導(dǎo)數(shù)，得f.A.A 2.)1 (1FddfAAA4-1第 17 頁即微分 4-22.)1 (FddfAAA閉環(huán)增益的相對變化量為 4-3.)1 (1AAAAAfffdFd 式 4-3 表明，負(fù)反饋的引入使放大器的放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高到了倍，而且負(fù)反饋越深，穩(wěn)定性越高。)1 (.FA輸入信號加在集成運(yùn)放同相輸入斷的電路稱為同相比例運(yùn)算電路，在紅

37、外接收驅(qū)動電路中就采用同相比例運(yùn)算進(jìn)行兩級放大。下面對同相比例運(yùn)算電路進(jìn)行定量分析： 4-4Iuuu 4-50ii 4-6FIIi 而 4-7FIFFRuuRuui00 4-811RuRuiII所以 4-910RuRuuIFI整理得 4-10IFuRRu)1 (10式子表明，輸出電壓與輸入電壓之間存在著比例運(yùn)算關(guān)系，比例系數(shù)由Iu與的值決定。與集成運(yùn)放本身的參數(shù)無關(guān)。FR1R 因?yàn)檩斎攵送ㄟ^集成運(yùn)放的輸入電阻接地，故同相比例運(yùn)算電路的輸入電阻很大，的大小對信號源影響不大，但如果太小，當(dāng)很小時(shí)，會影響1RFR第 18 頁輸出電壓。 若要獲得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)，由電壓放大倍數(shù)定義可得： 4-1110

38、1RRuuFIufA若 則 0FRIuu 0即輸出電壓與輸入電壓相等，相位相同，此時(shí)同相比例運(yùn)算電路稱為電壓跟隨器。4.44.4 電源電路電源電路電路組成：該穩(wěn)壓電源由變壓電路、整流電路、濾波電路、和穩(wěn)壓電路四大部分組成。如圖 7 所示：圖圖 7 電源電路圖電源電路圖電路工作原理：該電路為交直轉(zhuǎn)換電源電路，首先，由變壓器將市電 220V交流電變成 9V 的交流電，再經(jīng)單相橋式整流電路將交流電變?yōu)樗枰闹绷麟?，后再?jīng)濾波電路、7805 穩(wěn)壓器把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流 5V 電壓輸出，供整個(gè)紅外測距模塊使用。各部分的工作原理：1. 單相橋式整流電路a) 橋式整流電路如圖 7 所示，4 個(gè)

39、整流二極管組成一個(gè)電橋，變壓器的次級和電容 C5 分別接到電橋的兩個(gè)對角線的兩端，b) 橋式整流工作原理第 19 頁當(dāng)變壓器的次級處于正半周期時(shí)，二極管 VD1、VD3 導(dǎo)通，VD2、VD4 截止，當(dāng)變壓器的次級處于負(fù)半周期時(shí)，二極管 VD2、VD4 導(dǎo)通，截止VD1、VD3，R1 上所加電壓為 U0，經(jīng)整流后，電流由交流電變?yōu)橹绷麟?。以上分析可知，橋式整流電路的整流平均值比半波整流時(shí)增加 1 倍，即 4-12229 . 045. 02UUU通過負(fù)載電阻的直流也增加 1 倍，即 4-1312009 . 0RURUIL因?yàn)槊績蓚€(gè)二極管串聯(lián)輪換半個(gè)周期，因此，每個(gè)二極管中流過的平均電流只有負(fù)載電流

40、的一半，即 4-14LVDRUII0045. 021整流二極管承受的最大反向電壓 4-1522UUBRM 因?yàn)閱蜗鄻蚴秸麟娐吩谧儔浩鞔渭夒妷合嗤闆r下，輸出電壓平均值高，脈動系數(shù)小，雖然二極管用了 4 個(gè)，但小功率二極管體積小，價(jià)格低廉，因此全波橋式整流得到廣泛應(yīng)用。2. 濾波電路a) 整流輸出的電壓是一個(gè)單方向脈動電壓，雖然是直流，但脈動較大，為了得到平滑的直流電壓波形，必須采用濾波電路，以改善輸出電壓的脈動性，常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波等，此處采用電容濾波。b) 單相半波整流電容濾波電路如圖所示，由于電容兩端電壓不能突變，因而負(fù)載兩端的電壓也不會突變，使輸出電壓得以平滑

41、，達(dá)到濾波目的。3. 7805 穩(wěn)壓電路第 20 頁a) 通過整流濾波電路所獲得的直流電源電壓是比較穩(wěn)定的，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載電流變化時(shí)，輸出電壓會隨之改變。電子設(shè)備一般都需要穩(wěn)定的電源電壓。如果電源電壓不穩(wěn)定會引起直流放大器的零點(diǎn)漂移、交流燥聲增大、測量儀表的測量精度降低等。因此，必須進(jìn)行穩(wěn)壓，目前，中小功率設(shè)備中廣泛采用的穩(wěn)壓電源有并聯(lián)型穩(wěn)壓電源、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、集成穩(wěn)壓電路及開關(guān)型穩(wěn)壓電路。在此電路中我們采用集成穩(wěn)壓器 7805b) 7805 穩(wěn)壓電路如圖 8 所示:圖圖 8 7805 集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路型號 7805 穩(wěn)壓器中，78 表示輸出為正電壓值，05 表示輸出電壓的穩(wěn)定

42、值。輸入端電容 C3 用來減小輸入電壓中的波紋。輸出端電容 C4 用來改善瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)特性。因?yàn)橐筝敵鲭妷簽?5V，所以選擇 7805 集成穩(wěn)壓器。第 21 頁4.54.5 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U174LS373Vcc16Yf15Yg14Ya13Yb12Yc11Yd10Ye9A11A22LT3BI/RBO4RSI5A36A07GND8U274LS247Vcc16Yf15Yg14Ya13Yb12Yc11Yd10Ye9A11A22LT3BI/RBO4RSI5A36

43、A07GND8U374LS247abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDS1DPY_7-SEGabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDS2DPY_7-SEGD0D1D2D3D4D5D6D7VCCVCCVCCVCCVCC圖圖 9 數(shù)碼管顯示電路圖數(shù)碼管顯示電路圖(a)電路組成：LED 動態(tài)顯示電路如圖 9 所示，ASBUSA 的數(shù)據(jù)輸出口PC0PC7 與 74LS373 的數(shù)據(jù)輸入口 D0D7 連接，74LS373 輸出的高四位Q4Q7 經(jīng) 74LS247 譯碼與 DS2 相連，低四位 Q0Q3 經(jīng) 74LS247 譯碼與 DS1 相連，兩個(gè) LED 可顯

44、示 1080 的距離值。(b)電路工作原理: ASBUSA的數(shù)據(jù)輸出口PC0PC7輸出距離的BCD碼，經(jīng)74LS373鎖存后，高四位Q4Q7經(jīng)74LS247譯碼為相應(yīng)的斷碼由七段碼顯示管顯示十位數(shù)，低四位Q0Q3經(jīng)74LS247譯碼為相應(yīng)的斷碼由七段碼顯示管顯示個(gè)位數(shù)，因此距離可由兩個(gè)LED顯示管顯示出來。第 22 頁五、軟件模塊設(shè)計(jì)五、軟件模塊設(shè)計(jì)5.15.1 程序設(shè)計(jì)步驟程序設(shè)計(jì)步驟 在系統(tǒng)硬件已經(jīng)確定的情況下，程序設(shè)計(jì)為: 分析問題：熟悉和明確問題的要求、已知條件及對運(yùn)算控制的要求，準(zhǔn) 確地規(guī)定程序?qū)⒁瓿傻娜蝿?wù)。 確定算法：根據(jù)設(shè)計(jì)問題的要求和指令系統(tǒng)特點(diǎn)，選擇解決問題的方法。 設(shè)計(jì)程

45、序流程圖：直觀、清晰地體現(xiàn)程序的設(shè)計(jì)思想。 分配內(nèi)存單元：確定程序和數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址。 編寫源程序：根據(jù)流程圖和指令系統(tǒng)編寫源程序。 調(diào)試源程序：先將源程序通過匯編生成目標(biāo)文件，并消除語法錯(cuò)誤，然 后在用戶板上調(diào)試，達(dá)到預(yù)定要求。5.25.2 軟件設(shè)計(jì)框圖：軟件設(shè)計(jì)框圖：第 23 頁開始顯示子程序A/D 轉(zhuǎn)換子程序單片機(jī)初始化電壓距離轉(zhuǎn)換子程序精度計(jì)算子程序圖圖 10 軟件設(shè)計(jì)框圖軟件設(shè)計(jì)框圖當(dāng) 68HC11E1 單片機(jī)接收到紅外接收電路傳輸?shù)碾妷盒盘柡?，?jīng) A/D 轉(zhuǎn)換程序，將片外的模擬信號轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識別的數(shù)字信號，并經(jīng)電壓距離轉(zhuǎn)換子程序，將變化的電壓轉(zhuǎn)換為距離。最后，在 LED 顯示器

46、上顯示出來。5.35.3 紅外測距紅外測距 A/DA/D 轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換程序/*紅外測距，-1 表示超出測量范圍*/int data15=129,93,69,56,49,42,37,34,31,29,27,26,25,23,21;distance15=10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80void main()int iIr=0; dis=0.0;while(1)iIr=analogport(5);dis=GetDistance(iIr);write(OX4000,dis);printf(“%dn”,dis)wait(0.5)int GetDis

47、tance(int iIr);第 24 頁 int i ret; if(iIrdata0iIrdata14) ret=-1; else for(i=0;idatai)ret=(iIr-datai-1)*(distancei-distancei-1)/(datai-datai-1)+distancei-1 break; return ret;第 25 頁六、測量精度分析六、測量精度分析紅外傳感器由發(fā)送器和接收器兩部分組成，在發(fā)送器和接收器之間有一定的有限視場。傳感器只能檢測到那些位于發(fā)射器視場和接收器視場的交叉區(qū)域內(nèi)的障礙物，因此，單個(gè)的紅外接近覺傳感器不可避免地存在多個(gè)盲區(qū)。大部分紅外接收器在

48、檢測區(qū)域內(nèi)有障礙物時(shí)輸出低電壓信號，反之輸出高壓信號。某些類型的物體有可能誤導(dǎo)紅外接收器，其中包括表面發(fā)亮的物體，光線吸收能力強(qiáng)的物體以及那些交叉部分太小以至于不能將足夠的紅外線從發(fā)送器反射至接收器的物體。如果采用多個(gè)紅外發(fā)送器和接收器就可以減少盲區(qū)的數(shù)量。由于發(fā)送器和接收器的價(jià)格都非常低，因此采用多套紅外傳感器是完全可行的。然而，無論實(shí)現(xiàn)過程如何完美，系統(tǒng)性能總會受到環(huán)境的影響。表面暗淡，光亮或者體積較小的物體都會經(jīng)常使接收器產(chǎn)生漏報(bào)錯(cuò)誤；如果陽光或者其他較強(qiáng)的光線照射在接收器上，有可能會使內(nèi)部器件處于飽和狀態(tài)，從而也會導(dǎo)致傳感器發(fā)生漏報(bào)情況。通常情況下，紅外傳感器很少產(chǎn)生誤報(bào)錯(cuò)誤。在系統(tǒng)正

49、常情況下，所出現(xiàn)的誤報(bào)錯(cuò)誤通常來源于其他一些意想不到的紅外噪聲信號。例如：日光燈。原則上來講，接收器無法判斷其輸出信息是否可靠；然而，如果接收器輸出的障礙存在信號持續(xù)時(shí)間過短，完全可以認(rèn)為這是噪聲假信號造成的。第 26 頁 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 王琳，多傳感器信息融合技術(shù)及其應(yīng)用D.保定：華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文， 20022 馮華君.反射能量法測距對焦系統(tǒng)及其重疊設(shè)計(jì)法J.光電工程,1998,25(2):48-53. 3 Geng Z J. Rainbow 3 dimensional camera:new concept of high-speed three-dimensional vision sys-tems J.Opt.Eng,1996,35(2):376-383. 4 翟翌立，戴逸松.多傳感器數(shù)據(jù)自適應(yīng)加權(quán)融合估計(jì)算法的研究J 計(jì)量學(xué)報(bào)，1998，19（1）：69745 史軍,雷正紅. 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)J. 河西學(xué)院學(xué)報(bào).第 21 卷第 5 期（2005）6 譚文秀.