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科普| 三大常用測(cè)距傳感器優(yōu)劣勢(shì)及應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2021-09-08

科普| 三大常用測(cè)距傳感器優(yōu)劣勢(shì)及應(yīng)用



傳感器的存在,讓物體可以像人一樣有觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等感官,因此越來(lái)越多的企業(yè)為工廠設(shè)備安裝上互聯(lián)的傳感器,并利用復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析加深了解和優(yōu)化生產(chǎn)。

通常測(cè)量某物體(介質(zhì))的距離,超聲波傳感器、毫米波傳感器、激光雷達(dá)傳感器這三種常見(jiàn)的傳感器會(huì)成為首選:


1、超聲波傳感器


大圖-mini超聲波2參數(shù).jpg


超聲波是一種可以在固體、氣體、和液體三種介質(zhì)之間傳播的頻率高于20KHz的聲波,在工業(yè)應(yīng)用中有兩種形式:橫向振蕩(橫波)及縱向振蕩(縱波)。其原理是超聲波傳感器發(fā)射一定頻率的超聲波,借助空氣媒質(zhì)傳播,到達(dá)測(cè)量目標(biāo)或障礙物后反射回來(lái),經(jīng)反射后由超聲波接收器接收脈沖。超聲波在空氣中的傳播速度為C=340m/s,根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間T秒,計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離L,即:L= C×T /2 。



超聲波傳感器常見(jiàn)測(cè)距應(yīng)用

  -工業(yè)質(zhì)量監(jiān)控、直徑和尺寸檢測(cè)

  -液位檢測(cè)

  -機(jī)器人避障

  -汽車(泊車系統(tǒng))避障

  -智能家居


超聲波傳感器測(cè)距優(yōu)劣勢(shì)


優(yōu)勢(shì):

無(wú)任何機(jī)械傳動(dòng)部件,不怕電磁干擾,不怕酸堿等強(qiáng)腐蝕性液體,穩(wěn)定性較強(qiáng)。

頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好,能夠成為射線而定向傳播。

對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其在陽(yáng)光下不透明的固體。


劣勢(shì):

抗干擾能力弱,任何聲學(xué)噪聲都可能干擾傳感器的正常輸出,兩個(gè)相同頻率的超聲波傳感器放在一起,會(huì)產(chǎn)生聲學(xué)串?dāng)_。同時(shí)會(huì)受到煙霧、灰塵、雨滴的干擾。

報(bào)錯(cuò)率較高,發(fā)射角度較大,針對(duì)障礙物較多時(shí),反射回來(lái)的聲波較多,干擾較多。

測(cè)量范圍有限,測(cè)量范圍通常在百米以內(nèi),不適合超遠(yuǎn)距離探測(cè)。

測(cè)量精度低,超聲波測(cè)距傳感器的測(cè)量精度通常是厘米級(jí)的。

只能檢測(cè)平面介質(zhì),例如聲波被58度斜面接收到聲音之后,聲波無(wú)法正常傳回接收器

不利于測(cè)量高速移動(dòng)的物體,由于超聲波利用聲音速度傳播,相較于利用光學(xué)傳感器測(cè)量,響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)。


2、毫米波傳感器


毫米波實(shí)質(zhì)上就是電磁波,其內(nèi)部振蕩器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率隨時(shí)間逐漸增加的信號(hào),這個(gè)信號(hào)遇到障礙物之后,會(huì)反彈回來(lái)。當(dāng)電磁波被發(fā)射出去后,通過(guò)精確測(cè)量電磁波來(lái)回的時(shí)間(設(shè)距離為D,時(shí)間為T,光速為C),根據(jù)D=(C*T)/2,便可得距目標(biāo)障礙物之間的距離D的數(shù)值。


大圖-超聲波5參數(shù).jpg



毫米波傳感器常見(jiàn)測(cè)距應(yīng)用

  -汽車輔助駕駛

  -智能交通(交通流識(shí)別和管理)

  -工業(yè)安防

  -無(wú)人機(jī)定高

  -智能家居


毫米波傳感器測(cè)距優(yōu)劣勢(shì)


優(yōu)勢(shì):

探測(cè)距離遠(yuǎn),通常都可以在100百米外探測(cè)

抗干擾能力強(qiáng),全天候工作,穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)

針對(duì)多目標(biāo)探測(cè)有優(yōu)勢(shì)


劣勢(shì):

探測(cè)精度低,好的線性調(diào)頻不易獲得,影響距離分辨率

易受電磁干擾,產(chǎn)生誤報(bào)

針對(duì)細(xì)小或者微小的物體測(cè)距識(shí)別較差

在防空環(huán)境中,不可避免的會(huì)出現(xiàn)距離模糊和速度模糊



3、激光雷達(dá)傳感器


激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。以北醒TF02激光雷達(dá)距離傳感器為例,發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光,遇物體后反射,傳感器通過(guò)計(jì)算調(diào)制紅外光的發(fā)射、反射后產(chǎn)生的相位差,來(lái)?yè)Q算與被測(cè)目標(biāo)物體之間的距離。


大圖-超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器.jpg


激光雷達(dá)傳感器常見(jiàn)測(cè)距應(yīng)用

  -物位計(jì)(物料、液體)

  -智能交通

  -室內(nèi)外無(wú)人車

  -機(jī)器人

  -工業(yè)安防

  -汽車輔助駕駛

  -無(wú)人機(jī)定高、仿地飛行

  -智能家居


激光雷達(dá)傳感器測(cè)距優(yōu)劣勢(shì)


優(yōu)勢(shì):

精度高,在測(cè)距、識(shí)別障礙物方面最為準(zhǔn)確,黑夜中也可工作。

內(nèi)部無(wú)任何機(jī)械傳動(dòng)部件,壽命較旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)高,穩(wěn)定性較強(qiáng)。

探測(cè)距離適中,北醒推出4m-180m等多種選擇。

測(cè)量方式多樣,根據(jù)不同測(cè)距需求,推出單點(diǎn)測(cè)量及面陣測(cè)量。

安裝便捷,具有體積小、質(zhì)量輕,功耗小,價(jià)格優(yōu)勢(shì)非常明顯。


劣勢(shì):

在雨雪霧霾天,沙塵暴等惡劣天氣中開(kāi)啟會(huì)影響測(cè)距量程

量程有限,針對(duì)200米以內(nèi)的目標(biāo)探測(cè)精準(zhǔn)

針對(duì)黑色高亮物體識(shí)別量程有衰減


超聲波、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)作為三大常用測(cè)距傳感器,各有利弊。客戶需要根據(jù)不同場(chǎng)景選型適配的產(chǎn)品,有時(shí)甚至需要考慮多種傳感器融合,才能滿足當(dāng)下的需求。電應(yīng)普作為國(guó)內(nèi)專業(yè)超聲波傳感器供應(yīng)商,累積多種復(fù)雜場(chǎng)景應(yīng)用案例,歡迎國(guó)內(nèi)外客戶申請(qǐng)測(cè)試。


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