科普帖 | 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、嗅覺和味覺等感官，因此越來越多的企業(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)傳感器這三種常見的傳感器會(huì)成為******：
1、超聲波傳感器

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，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。當(dāng)電磁波被發(fā)射出去后，通過精確測(cè)量電磁波來回的時(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。

毫米波傳感器常見測(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，傳感器通過計(jì)算調(diào)制紅外光的發(fā)射、反射后產(chǎn)生的相位差，來換算與被測(cè)目標(biāo)物體之間的距離。

激光雷達(dá)傳感器常見測(cè)距應(yīng)用
  -物位計(jì)（物料、液體）
  -智能交通
  -室內(nèi)外無人車
  -機(jī)器人
  -工業(yè)安防
  -汽車輔助駕駛
  -無人機(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。

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?？蛻粜枰鶕?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，歡迎國內(nèi)外客戶申請(qǐng)測(cè)試。