关于现代距离测量传感器综述

基于传感器的现代测量技术综述指导老师：xxxxxx专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxxxx学号：63120604xxxxxxxxxxxxx姓名：xxxxxxxxxxxx1关于现代距离测量传感器综述摘要：现代科学技术的发展，进入了许多新领域，距离测量广泛应用于方向控制、定位控制系统中，有广阔的市场。随着空间技术和航天工业的发展,空间距离测量已成为空间领域的重要研究内容。传统雷达测距在太空中极易受到高能粒子和电磁波的干扰，测量精度低，无法满足高精度测量的要求。所以在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距等新型测量技术。本文将简单介绍当前距离测量的意义、方法、原理及现状，以及各种测量方法的测量原理及方法的简单对比，方便人们可以在生产生活中结合实际灵活运用各种测量技术。关键词：距离测量；传感器；原理及运用；Abstract:Thedevelopmentofmodernscienceandtechnologyintomanynewareas,thedistancemeasurementiswidelyusedinthedirectionofcontrol,positioningcontrolsystem,thereisavastmarket.Withthedevelopmentofspacetechnologyandspaceindustry,spacedistancemeasurementhasbecomeanimportantfieldofspaceresearch.Traditionalradarranginginspace,vulnerabletohigh-energyparticlesandelectromagneticinterference,low-accuracy,high-precisionmeasurementcannotmeettherequirements.Sointermsofdistancemeasurementtechnologyhasappearedinanewlaserranging,microwaveradarranging,ultrasonicrangingandinfrareddistancemeasurement.Thisarticlewillbrieflyintroduceasimplecomparisonofthecurrentsenseofdistancemeasurement,methods,principlesandthestatusquo,aswellastheprinciplesandmethodsofmeasurementofvariousmeasurementmethods,flexibleandconvenientforpeopletobeabletocombinethepracticaluseofvariousmeasurementtechniquesintheproductionoflife.Keywords：Distancemeasurement;Sensor;PrincipleandUse2目录一、距离测量的意义..................................................................3二、目前测量距离的方法及原理..............................................32.1超声波测距...........................................................................32.1.1超声波测距的原理............................................................32.2激光测距...............................................................................32.2.1激光测距原理....................................................................42.3红外线测距传感器...............................................................42.3.1红外线测距原理................................................................42.424GHZ雷达传感器............................................................52.4.124GHZ雷达传感器原理.................................................5三、目前距离测量的现状..........................................................53.1超声波测距传感器现状.......................................................53.2激光测距传感器现状...........................................................63.3红外线测距传感器的现状...................................................6四、测量原理和方法对比..........................................................74.1超声波测距传感器的优点...................................................74.2激光测距传感器的优点.......................................................74.3红外线测距传感器的优点...................................................74.424GHZ雷达传感器的优点...................................................7五、结论......................................................................................8六、参考文献..............................................................................83一、距离测量的意义距离传感器是利用测时间来实现测距离的原理，以检测物体的距离的一种传感器。在三角测量、导线测量、地形测量和工程测量等工作中都需要进行距离测量。距离测量的精度用相对误差（相对精度）表示。测量地面上两点连线长度的工作。通常需要测定的是水平距离，即两点连线投影在某水准面上的长度。它是确定地面点的平面位置的要素之一。测量地面上两点连线长度的工作。测量工作中最基本的任务之一。通常需要测定的是水平距离，即两点连线投影在某水准面上的长度。距离测量的精度用相对精度表示，即距离测量的误差同该长度的比值，用分子为1的分式1/n表示。距离测量的方法有量尺量距、视距测量、视差法测距和电磁波测距等，可根据测量的性质、精度要求和其他条件选择。二、目前测量距离的方法及原理目前测量距离的传感器有超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器、24GHZ雷达传感器2.1超声波测距利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。2.1.1超声波测距的原理超声波对液体、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著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。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。激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。2.2激光测距激光测距（laserdistancemeasuring）是以激光器作为光源进行测距。根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态，用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器，用于4红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器，用于脉冲式激光测距。激光测距仪由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗，使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。2.2.1激光测距原理激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/-1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。D=ct/2式中：D——测站点A、B两点间距离；c——速度；t——光往返A、B一次所需的时间。由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。典型的是WILD的DI-3000、真尚有的LDM30X。2.3红外线测距传感器红外测距传感是用红外线为介质的测量系统，按照功能可分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。2.3.1红外线测距原理红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，利用的红外测距传感器LDM301发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据。经信号处理器处理后计算出物体的距离。这不仅可以使用于自然表面，也可用于加反射板。测量距离远，很高的频率响应，适合于恶劣的工业环境中。52.424GHZ雷达传感器它能通过发射与接收频率为24.125GHz左右的微波来感应物体的存在，运动速度，静止距离，物体所处角度等，采用平面微带天线技术，具有体积小.集成化程度高.感应灵敏等特点。24GHz雷达传感器是一种可以将微波回波信号转换为一种电信号的装换装置，是雷达测速仪，水位计，汽车ACC辅助巡航系统，自动门感应器等的核心芯片。2.4.124GHZ雷达传感器原理（一）CW多普勒雷达传感器将24GHz选为发射频率，利用发送与接收信号的频率差，通过公式计算出物体运动的速度。经过参考信号与回波信号的混频，双通道传感器输出两个频率幅度相同，相位差为90°的中频信号IF1和