紅外傳感器是利用紅外線來進(jìn)行傳感的儀器,英文名稱為infra-red sensor,是一種以紅外線為介質(zhì)來完成測量功能的傳感器,紅外線又稱紅外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì),紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸,因而不存在摩擦,并且有靈敏度高,反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。
紅外線傳感器測距工作原理
紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同的原理,進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管,發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號,接收管接收這種頻率的紅外信號,當(dāng)紅外的檢測方向遇到障礙物時(shí),紅外信號反射回來被接收管接收,經(jīng)過處理之后,通過數(shù)字傳感器接口返回到機(jī)器人主機(jī),機(jī)器人即可利用紅外的返回信號來識別周圍環(huán)境的變化。
利用的是紅外線傳播時(shí)的不擴(kuò)散原理 ,因?yàn)榧t外線在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小 ,所以長距離的測距儀都會(huì)考慮紅外線 ,而紅外線的傳播是需要時(shí)間的 ,當(dāng)紅外線從測距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被接受到 ,再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時(shí)間及紅外線的傳播速度就可以算出距離, 紅外線的工作原理:利用高頻調(diào)制的紅外線在待測距離上往返產(chǎn)生的相位移推算出光束度越時(shí)間△t,從而根據(jù)D=C△t/2得到距離D。
紅外傳感器的的測距基本原理為發(fā)光管發(fā)出紅外光,光敏接收管接收前方物體反射光,據(jù)此判斷前方是否有障礙物。根據(jù)發(fā)射光的強(qiáng)弱可以判斷物體的距離,它的原理 是接收管接收的光強(qiáng)隨反射物體的距離而變化的,距離近則反射光強(qiáng),距離遠(yuǎn)則反射光弱。
目前,使用較多的一種傳感器-紅外光電開關(guān),它的發(fā)射頻率一般為38 kHz左右,探測距離一般比較短,通常被用作近距離障礙目標(biāo)的識別。本系統(tǒng)采用的即為此種傳感器。
紅外測距的優(yōu)點(diǎn)是便宜,易制,安全,缺點(diǎn)是精度低,距離近,方向性差。
超聲波測距的優(yōu)點(diǎn)是比較耐臟污,即使傳感器上有塵土,只要沒有堵死就可以測量,可以在較差的環(huán)境中使用,所以倒車?yán)走_(dá)多半使用超聲波,缺點(diǎn)是精度較低,有盲區(qū),且成本較高。
紅外線光電開關(guān)是一種新型的非接觸式開關(guān),不受其他光源的干擾和使用環(huán)境的限制,具有工作可靠、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn),而且,紅外線雖是不可見光,但它的直線傳播、反射、折射等物理屬性均與可見光相似,在光的傳播中可以使用聚焦透鏡、折射棱鏡等光學(xué)器件。光線不可見意味著有一定的隱蔽性,所以這種開關(guān)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和安全警衛(wèi)工作中,有著廣泛的應(yīng)用前景。 本文提出的紅外線開關(guān)電路,其發(fā)送部分接收部分電路都不采用調(diào)制方式,這樣可大大提高電路工作的可靠性,電路中又盡量使用可靠的集成電路,可使電路結(jié)構(gòu)緊湊,使用元件少。
紅外傳感器檢測方式:反射式,對射式,鏡面反射式三種。
紅外傳感器的分類
紅外傳感器是傳感器按原理不同進(jìn)行分類中的一種,它又可根據(jù)某些條件的不同進(jìn)行進(jìn)一步的分類。根據(jù)紅外線對射管的驅(qū)動(dòng)方式不同可分為電平型和脈沖型;根據(jù)探測原理的不同可分為光子探測器(探測原理基于光電效應(yīng)的)和熱探測器(探測原理基于熱效應(yīng));根據(jù)功能的不同可分為輻射計(jì)、搜索跟蹤系統(tǒng)、熱成像系統(tǒng)、紅外測距通信系統(tǒng)和混合系統(tǒng)五大類。
紅外傳感器的結(jié)構(gòu)
紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類;檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件;熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻,熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高,電阻發(fā)生變化,通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。
紅外系統(tǒng)的基本部件及其作用如下:
1)待測目標(biāo):根據(jù)其紅外輻射特性來對紅外系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定;
2)大氣衰減:待測物的紅外輻射通過大氣層時(shí)會(huì)受到多種物質(zhì)的影響發(fā)生衰減現(xiàn)象;
3)光學(xué)接收器:用于接受部分紅外輻射并將其傳輸至紅外傳感器;
4)輻射調(diào)制器:又稱為調(diào)制盤或斬波器,用于將紅外輻射調(diào)制成交變的形式以提供待測物的方位信息,并濾除干擾信號;
5)紅外探測器:是紅外系統(tǒng)的核心,用于探測紅外輻射;
6)探測器制冷器:用于給系統(tǒng)制冷以提高工作效率;
7)信號處理系統(tǒng):將信號進(jìn)行放大、濾波等處理以提取所需信息并將有效信息輸送至顯示設(shè)備;
8)顯示設(shè)備:是紅外系統(tǒng)的終端設(shè)備,用于有效信息的顯示;