距离传感器的原理是什么
距离传感器是指传感器的用途,而能用于测距的传感器有很多种,测距的原理大同小异,都是依靠检测被测目标反射的信号,通过计算来获得被测物的距离的。
以问题中的超声波测距为例:
通过超声波发射器发射超声波,同时开始计时,超声波在空气中传播,当遇到障碍物时被反射回来;超声波接收器在收到反射波的时候,停止计时。如发射器和接收器间夹角不大,并且精度要求不高时,可近似认为被测物的距离就是:超声波速度与测量时间乘积的一半。如精度要求高,已知发射器和接收器夹角的情况下,可利用三角函数计算被测物的距离。
超声波测距有很多方法,原则都是检测超声波往返的时间。
由于超声波在空气中的传播速度受温度影响,因此要根据不同的温度对超声波的传播速度进行修正。
测距方法有很多种,我们只说三种。声波,红外感应,多频连续波。
声波常见于近距离测距,例如倒车雷达。红外感应常见于触屏、手机距离传感器。连续波常见于雷达测距。
先说简单的那种靠速度测量的吧。比如我们对面有一幢大高楼,大概几百米的样子吧,自己掐个手机上的秒表,大喊“啊”,在喊结束的时候开始计时。听到对面建筑反射回来的声音,同样在听到“啊”结束的时候停止计时。如果秒表显示经过的时间是2秒,加上我们已知声音在空气中传播速度为340米每秒,就可以计算得,声音在2秒内走过了680米。这是来回的距离,那么这幢建筑距离你就是340米。
同样,用光也是这样测量,只不过你掐表肯定不行了,需要通过更精密的仪器来帮助你测量。现在用的测距仪大部分都是利用激光来测距的,而光又很快,直接测速不好使,所以这种方式测不了太近的距离。所以倒车雷达大部分都采用声波测距。
手机上的距离感应器一般是红外的。就是你接电话的时候,手机距离脸近了就会关闭屏幕,以防你的脸蛋儿帮你挂机。手机上的距离感应器也有很多种,我们这里只说一种,红外感应。当你的脸贴过来了,然后就关闭屏幕。我不太清楚这种传感器是测量延迟的还是测量强度的。现在这种传感器一个漏在外面,一个隐藏在壳子里“暗中观察”。注意不要和摄像头那个孔搞混了。
多频连续波测距原理。发射源波长频率变化已知,那么通过对比发出的信号和接收到的信号的差异就可以计算出来距离。
不好意思,这个原理有点不好通俗的解释,大家看看上图看能理解不。
距离R=c0*|Δt|/2=c0*|Δf|/2*(df/dt)。
其中R =天线与反射物体之间的距离(地面)[m]。c0 =光速= 3*10^8米/秒,Δt=延迟时间[s],Δf=测量的频率差[Hz],df/dt =每单位时间的频移。
这种测距原理基本上用在雷达测距上,而且必须是变频连续波,单频连续波只能测速。
除此之外还有很多种距离传感器的原理,这里就不一一列举了。