两张图看懂红外测距工作原理

PSD测距法

利用三角测距原理，用一种称之为位置敏感器件（Position Sensitive Device）的PSD元件来获得两路输出信号，根据这两路信号来获得物体的距离量值。

超声时间法

测量一束超声波从发射到反射回仪器的时间来判断被测距离。

带运动机构的双像比较法

这种方法比较复杂，系统中有两套光路对被测物体成像，其中一套光路是经过可运动的反光镜获得的，接收系统及时比较两套光路来的图像，当二者一致时，就可根据可运动反光镜的位置来获得物体的距离信息。

反射能量法

仪器发射一束光（通常是近红外光）照射到被测物体表面，仪器同时接收被测物体的反射光能量，根据接收到的反射光能量来判断被测物体的距离。在红外测距系统中就是采用反射能量法。

红外传感器的测距基本原理为红外发射电路的红外发光管发出红外光，经障碍物反射后，由红外接收电路的光敏接收管接收前方物体反射光，据此判断前方是否有障碍物。根据反射光的强弱可以判断物体的距离，因为接收管接收的光强是随反射物体的距离变化而变化的，因而，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。

因为红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此，它不仅具有可见光直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。红外传感器包括红外发射器件和红外接收器件。自然界的所有物体只要温度高于绝对零度都会辐射红外线，因而，红外传感器须具有更强的发射和接收能力。

红外发射管发出的光束，遇到障碍物反射回来，落在PSD上，构成了一个等腰三角形，借助于PSD可以测得三角形的底，而两个底是固定的，由发射管确定，此时便可以通过底边推算出高，即我们所测的距离。这个实际距离如何得到呢？下面我们来进行详细介绍。

下图为GP2D12红外线测距传感器的电压值与距离值的关系曲线，从这个曲线可以看出，电压输出与距离成反比，而且是非线性关系。

根据上图关系曲线，大约10cm距离时有2.55V输出，80cm距离时有0.42V输出。可以通过该曲线拟合出电压值与距离值的数学关系式，但是这个关系式里的距离是参考距离值，实际距离值=（参考距离值-0.42）cm。另外，由M128的ADC模拟通道采样传感器的信息，采样的数据范围是0~1023，对应的电压范围是0~5V，每格数据代表0.004 9V，于是读取的有效数据应该由86（0.42V）~520（2.548V）。所以最终可以推导出实际距离与采样数据之间的关系式为：

实际距离=2 547.8/（（float）采样数据×0.49-10.41）-0.42

电气百科：激光测距传感器的原理及应用

电气百科：激光测距传感器的原理及应用

激光测距传感器是先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。下面来聊一聊激光测距传感器的原理及应用剖析，感兴趣的朋友一起来看看吧！

激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。要分辨出3ps的时间，这是对电子技术提出的过高要求，实现起来造价太高。

但是如今的激光传感器巧妙地避开了这一障碍，利用一种简单的统计学原理，即平均法则实现了1mm的分辨率，并且能保证响应速度。

远距离激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离;LED白光测速仪成像在仪表内部集成电路芯片CCD上，CCD芯片性能稳定，工作寿命长，且基本不受工作环境和温度的影响。因此，LED白光测速仪测量精度有保证，性能稳定可靠。

激光测距传感器的应用

汽车防撞探测器：一般来说，大多数现有汽车碰撞预防系统的激光测距传感器使用激光光束以不接触方式用于识别汽车在前或者在后形势的目标汽车之间的距离，当汽车间距小于预定安全距离时，汽车防碰撞系统对汽车进行紧急刹车，或者对司机发出报警，或者综合目标汽车速度、车距、汽车制动距离、响应时间等对汽车行驶进行即时的判断和响应，可以大量的减少行车事故。在高速公路上使用，其优点更加明显。

车流量监控：使用方式一般固定到高速或者重要路口的龙门架上，激光发射和接收垂直地面向下，对准一条车道的中间位置，当有车辆通行时，激光测距传感器能实时输出所测得的距离值的相对改变值，进而描绘出所测车的轮廓。这种测量方式一般使用测距范围小于30米即可，且要求激光测距速率比较高，一般要求能达到100赫兹就可以了。这对于在重要路段监控可以达到很好的效果，能够区分各种车型，对车身高度扫描的采样率可以达到10厘米一个点(在40Km/h时，采样率为11厘米一个点)。对车流限高，限长，车辆分型等都能实时分辨，并能快速输出结果。

无人机：着机器人(Robot)、无人机(Drone)、无人搬运车、自动驾驶等新概念系统的兴起，连带刺激测距与避障(Obstacle Avoidance)技术需求。其中测距为避障的基础，并有多种技术可以实现测距，包含无线射频(Radio Frequency;RF)、超音波(Ultrasonic)、红外线(Infrared)以及激光/雷射(Laser)等。这些技术各有其优缺点，且成本也有差异性。

其中，红外线与激光属光电半导体技术，分别运用红外线二极管(Infrared Light-Emitting Diode;IR LED)及激光二极管(Laser Diode;LD)的发波，而后接收回波来辨识物体的距离，红外线技术适合短距离运用，激光技术则适合长距离范畴。另外，常见的避障技术还有无线射频、超音波技术等，它们则常见于汽车领域应用。（光行天下）

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