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西克SICK超聲波傳感器發(fā)布的技術(shù)文章

點(diǎn)擊次數(shù):1339 更新時(shí)間:2014-05-13

西克SICK超聲波傳感器發(fā)布的技術(shù)文章:SICK超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是指頻率高于20kHz的機(jī)械波,由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的,它具有頻率高、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等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中,它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。
SICK超聲波距離傳感器技術(shù)應(yīng)用
超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在不透明的固體中,它可穿透幾十米的深度。
超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。
超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位(液位)監(jiān)測(cè),機(jī)器人防撞,各種超聲波接近開(kāi)關(guān),以及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域,工作可靠,安裝方便, 防水型,發(fā)射夾角較小,靈敏度高,方便與工業(yè)顯示儀表連接,也提供發(fā)射夾角較大的探頭。
工作模式
SICK超聲波傳感器利用聲波介質(zhì)對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行非接觸式無(wú)磨損的檢測(cè)。SICK超聲波傳感器對(duì)透明或有色物體,金屬或非金屬物體,固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測(cè)。其檢測(cè)性能幾乎不受任何環(huán)境條件的影響,包括煙塵環(huán)境和雨天。
檢測(cè)模式
SICK超聲波傳感器主要采用直接反射式的檢測(cè)模式。位于傳感器前面的被檢測(cè)物通過(guò)將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器,從而使傳感器檢測(cè)到被測(cè)物。
還有部分SICK超聲波傳感器采用對(duì)射式的檢測(cè)模式。一套對(duì)射式SICK超聲波傳感器包括一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器,兩者之間持續(xù)保持“收聽(tīng)”。位于接收器和發(fā)射器之間的被檢測(cè)物將會(huì)阻斷接收器接收發(fā)射的聲波,從而傳感器將產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。
SICK超聲波傳感器應(yīng)用起來(lái)原理簡(jiǎn)單,也很方便,成本也很低。但是目前的SICK超聲波傳感器都有一些缺點(diǎn),比如,反射問(wèn)題,噪音,交叉問(wèn)題。
反射問(wèn)題
如果被探測(cè)物體始終在合適的角度,那SICK超聲波傳感器將會(huì)獲得正確的角度。但是不幸的是,在實(shí)際使用中,很少被探測(cè)物體是能被正確的檢測(cè)的。
其中可能會(huì)出現(xiàn)幾種誤差:
三角誤差
當(dāng)被測(cè)物體與傳感器成一定角度的時(shí)候,所探測(cè)的距離和實(shí)際距離有個(gè)三角誤差。
鏡面反射
這個(gè)問(wèn)題和高中物理中所學(xué)的光的反射是一樣的。在特定的角度下,發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去,因此無(wú)法產(chǎn)生回波,也就無(wú)法產(chǎn)生距離讀數(shù)。這時(shí)SICK超聲波傳感器會(huì)忽視這個(gè)物體的存在。
多次反射
這種現(xiàn)象在探測(cè)墻角或者類似結(jié)構(gòu)的物體時(shí)比較常見(jiàn)。聲波經(jīng)過(guò)多次反彈才被傳感器接收到,因此實(shí)際的探測(cè)值并不是真實(shí)的距離值。
這些問(wèn)題可以通過(guò)使用多個(gè)按照一定角度排列的超聲波圈來(lái)解決。通過(guò)探測(cè)多個(gè)超聲波的返回值,用來(lái)篩選出正確的讀數(shù)。
噪音
雖然多數(shù)SICK超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類能夠聽(tīng)到的頻率。但是周圍環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生類似頻率的噪音。比如,電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的高頻,輪子在比較硬的地面上的摩擦所產(chǎn)生的高頻噪音,機(jī)器人本身的抖動(dòng),甚至當(dāng)有多個(gè)機(jī)器人的時(shí)候,其它機(jī)器人SICK超聲波傳感器發(fā)出的聲波,這些都會(huì)引起傳感器接收到錯(cuò)誤的信號(hào)。
這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)發(fā)射的超聲波進(jìn)行編碼來(lái)解決,比如發(fā)射一組長(zhǎng)短不同的音波,只有當(dāng)探測(cè)頭檢測(cè)到相同組合的音波的時(shí)候,才進(jìn)行距離計(jì)算。這樣可以有效的避免由于環(huán)境噪音所引起的誤讀。
交叉問(wèn)題
交叉問(wèn)題是當(dāng)多個(gè)SICK超聲波傳感器按照一定角度被安裝在機(jī)器人上的時(shí)候所引起的。超聲波X發(fā)出的聲波,經(jīng)過(guò)鏡面反射,被傳感器Z和Y獲得,這時(shí)Z和Y會(huì)根據(jù)這個(gè)信號(hào)來(lái)計(jì)算距離值,從而無(wú)法獲得正確的測(cè)量。
解決的方法可以通過(guò)對(duì)每個(gè)傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行編碼。讓每個(gè)SICK超聲波傳感器只聽(tīng)自己的聲音。

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