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科普| 三大常用測距傳感器優劣勢及應用

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為工廠設備安裝上互聯的傳感器，并利用復雜的數據分析加深了解和優化生產。

通常測量某物體（介質）的距離，超聲波傳感器、毫米波傳感器、激光雷達傳感器這三種常見的傳感器會成為首選：

1、超聲波傳感器

超聲波是一種可以在固體、氣體、和液體三種介質之間傳播的頻率高于20KHz的聲波，在工業應用中有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。其原理是超聲波傳感器發射一定頻率的超聲波，借助空氣媒質傳播，到達測量目標或障礙物后反射回來，經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，根據計時器記錄的時間T秒，計算出發射點距障礙物的距離L，即：L= C×T /2 。

超聲波傳感器常見測距應用

  -工業質量監控、直徑和尺寸檢測

  -液位檢測

  -機器人避障

  -汽車（泊車系統）避障

  -智能家居

超聲波傳感器測距優劣勢

優勢：

無任何機械傳動部件，不怕電磁干擾，不怕酸堿等強腐蝕性液體，穩定性較強。

頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好，能夠成為射線而定向傳播。

對液體、固體的穿透本領很大，尤其在陽光下不透明的固體。

劣勢：

抗干擾能力弱，任何聲學噪聲都可能干擾傳感器的正常輸出，兩個相同頻率的超聲波傳感器放在一起，會產生聲學串擾。同時會受到煙霧、灰塵、雨滴的干擾。

報錯率較高，發射角度較大，針對障礙物較多時，反射回來的聲波較多，干擾較多。

測量范圍有限，測量范圍通常在百米以內，不適合超遠距離探測。

測量精度低，超聲波測距傳感器的測量精度通常是厘米級的。

只能檢測平面介質，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

不利于測量高速移動的物體，由于超聲波利用聲音速度傳播，相較于利用光學傳感器測量，響應時間比較長。

2、毫米波傳感器

毫米波實質上就是電磁波，其內部振蕩器會產生一個頻率隨時間逐漸增加的信號，這個信號遇到障礙物之后，會反彈回來。當電磁波被發射出去后，通過精確測量電磁波來回的時間（設距離為D，時間為T，光速為C），根據D=(C*T)/2，便可得距目標障礙物之間的距離D的數值。

毫米波傳感器常見測距應用

  -汽車輔助駕駛

  -智能交通（交通流識別和管理）

  -工業安防

  -無人機定高

  -智能家居

毫米波傳感器測距優劣勢

優勢：

探測距離遠，通常都可以在100百米外探測

抗干擾能力強，全天候工作，穿透霧、煙、灰塵的能力強

針對多目標探測有優勢

劣勢：

探測精度低，好的線性調頻不易獲得，影響距離分辨率

易受電磁干擾，產生誤報

針對細小或者微小的物體測距識別較差

在防空環境中，不可避免的會出現距離模糊和速度模糊

3、激光雷達傳感器

激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。以北醒TF02激光雷達距離傳感器為例，發出經調制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計算調制紅外光的發射、反射后產生的相位差，來換算與被測目標物體之間的距離。

激光雷達傳感器常見測距應用

  -物位計（物料、液體）

  -智能交通

  -室內外無人車

  -機器人

  -工業安防

  -汽車輔助駕駛

  -無人機定高、仿地飛行

  -智能家居

激光雷達傳感器測距優劣勢

優勢：

精度高，在測距、識別障礙物方面最為準確，黑夜中也可工作。

內部無任何機械傳動部件，壽命較旋轉激光雷達高，穩定性較強。

探測距離適中，北醒推出4m-180m等多種選擇。

測量方式多樣，根據不同測距需求，推出單點測量及面陣測量。

安裝便捷，具有體積小、質量輕，功耗小，價格優勢非常明顯。

劣勢：

在雨雪霧霾天，沙塵暴等惡劣天氣中開啟會影響測距量程

量程有限，針對200米以內的目標探測精準

針對黑色高亮物體識別量程有衰減

超聲波、毫米波雷達、激光雷達作為三大常用測距傳感器，各有利弊。客戶需要根據不同場景選型適配的產品，有時甚至需要考慮多種傳感器融合，才能滿足當下的需求。電應普作為國內專業超聲波傳感器供應商，累積多種復雜場景應用案例，歡迎國內外客戶申請測試。