紅外測距傳感器

1、廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實(shí)驗報告院系名稱物理與信息工程系班級專業(yè)名稱電子信息工程實(shí)驗課程名稱傳同皆器技術(shù)與應(yīng)用實(shí)驗工程名稱紅外測距傳感器實(shí)驗時間2021年5月6日實(shí)驗地點(diǎn)物理樓3樓微機(jī)實(shí)驗室實(shí)驗成績指導(dǎo)教師簽名實(shí)驗報告內(nèi)容包含：實(shí)驗?zāi)康摹?shí)驗儀器、實(shí)驗原理,實(shí)驗內(nèi)容、實(shí)驗步驟、實(shí)驗數(shù)據(jù)整理與歸納數(shù)據(jù)、圖表、計算等、實(shí)驗結(jié)果分析、實(shí)驗思考題、實(shí)驗心得.【實(shí)驗?zāi)康摹考t外測距傳感器廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化、機(jī)器人、汽車系統(tǒng)、家庭自動化以及需要精確、中等距離非接觸位置測量的其他應(yīng)用.傳感器通過應(yīng)用三角測量原理輸出與遠(yuǎn)程目標(biāo)的測距相關(guān)的電壓.紅外測距傳感器本錢相對較低,通常易于與大多數(shù)微型限制器接口.【實(shí)驗儀器

2、】1. NIELVISII2. LabVIEWft件3. 紅外測距傳感器【實(shí)驗原理】圖1顯示了一個典型的紅外測距傳感器.它由紅外發(fā)射二極管IRED、位置敏感檢測器PSD、一對光學(xué)透鏡和完全封裝于塑殼內(nèi)的信號調(diào)理電路組成.當(dāng)紅外光束從固體表面反射時,PSD妾收反射光束并輸出與測量距離相關(guān)的電壓.根據(jù)所使用的傳感器不同,有些因素可能會影響其性能,其中包括反射外表的反射率例如,它是否是無光澤的和來自周圍物體的紅外輻射.Lens圖1:夏普紅外測距傳感器圖示,其中顯示了鏡頭和塑殼左,IRED和PSD右2,位置敏感監(jiān)測器PSD如何工作？PSD!過應(yīng)用三角測量原理來確定對象的距離.如圖2所示,從IRED發(fā)射

3、的紅外光通過投影透鏡產(chǎn)生一束窄紅外光入射光束.紅外光的擴(kuò)散反射與鏡面反射相反由接收透鏡收集,將其聚焦在PSD的外表上.聚焦光束在PSD上的位置與反射面的距離成反比,由等式1確定X./T=T為聚焦光束在PSD傳感器上相對于接受透鏡主軸的位置,/是投射和接收透鏡主軸之間的距離,/是接收透鏡焦距,上是到反射面的距離.如圖2所示,如果反射面從位置L1遠(yuǎn)離傳感器至位置L2,那么聚焦光束在PSD上的位置由X1移動至X2.集成到傳感器中的信號調(diào)理電路將聚焦光束x的位置轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號.在用作距離測量傳感器之前,必須對多個目標(biāo)對應(yīng)的輸出信號進(jìn)行校準(zhǔn).RE?IjeSurface圖2:應(yīng)用三角測量原理來測量距離

4、【實(shí)驗步驟】-、數(shù)據(jù)采集1 .翻開QNETMechatronicSensors.lvproj.2 .在工程瀏覽器ProjectExplorer窗口,翻開QNETSensorsInfraredDistance.vi.3 .點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集CollectData4 .在儀器Device下拉菜單中,選擇儀器名稱.5 .運(yùn)行VI.6 .在目標(biāo)距離TargetDistance(cm)列中輸入10.7 .在與傳感器相距10厘米的地方放置一塊鞏固的磨砂(無光澤)紙板.使用未校準(zhǔn)輸出UncalibratedOutput波形圖,讀取相應(yīng)傳感器輸出,并在傳感器輸出SensorOutput(V)鍵入相應(yīng)數(shù)值.注意：目標(biāo)

5、尺寸至少30厘米X30厘米大小.8 .將目標(biāo)測距傳感器以5厘米的間隔移動,繼續(xù)進(jìn)行測量.每次分別在目標(biāo)距離TargetDistance(cm)和傳感器輸出SensorOutput(V)陣列中鍵入相應(yīng)目標(biāo)距離和測量傳感器輸出.注意：輸入測量的讀數(shù)后,會自動生成一個與數(shù)據(jù)匹配的序列.傳感器讀數(shù)SensorReadings波形圖中會顯示相應(yīng)曲線.該曲線表示傳感器的校準(zhǔn)曲線.9 .校準(zhǔn)曲線的系數(shù)由VI自動計算并顯示在A和B指數(shù)中.記下這些值.10 .在表1中記錄采集到的數(shù)據(jù).11 .要輸出一個傳感器讀數(shù)SensorReadings圖形,可以右鍵點(diǎn)擊圖形,然后選擇輸出/輸出簡化圖形Export|Expo

6、rtSimplifiedImage.12 .繼續(xù)下一節(jié).京Erttfrtm-scr-edclutsinthe'Stmc¥an.StrriEiuEIdwCI¥iUlNbga的£4fiFtiiKi«niEHHBT-BldtoVltinIfw"TfirigviQiVW«f11!*£審由5*中Min,營11MuP*e1cdfittfr'enlm-umhlEfI*盧,寸晌ii/.Mr-rigiFVEJLr.KB&、校準(zhǔn)紅外測距傳感器TargetDistance(cm)SensorOutput(V)1015202

7、5303540Table1:Recordedsensoroutputusingamattetarget.1.點(diǎn)擊校準(zhǔn)傳感器CalibrateSensor、根據(jù)目標(biāo)的線性位移cm校準(zhǔn)紅外傳感器的輸出.2,使用A和B數(shù)值限制輸入在數(shù)據(jù)采集步驟中獲得的功率系列系數(shù)值.3.測試校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性.為此,將目標(biāo)放在校準(zhǔn)范圍內(nèi)的不同位置,并確認(rèn)校準(zhǔn)輸出CalibratedOutput波形圖以及距離Distance(cm)滑塊指示器中顯示的距離是否正確.在表2記錄實(shí)際和測量距離.目標(biāo)實(shí)際距離(cm)目標(biāo)測量距離(cm)表2:實(shí)際和測得的目標(biāo)距離3.繼續(xù)下一節(jié).、外表反射的影響1,如概念回憶ConceptReview所述,目標(biāo)外表的反射率(例如無光澤或閃光)會影響傳感器的輸出.使