測距感測器是用於探測與物體間距離的設備，主要用於檢測被測物位置變化。

根據是否接觸被測物，可以分為接觸式測距和非接觸式測距感測器，非接觸式測距感測器對被探測物不會造成物理損傷，也不會對工件及感測器探頭造成磨損。

根據測距工作原理的不同，可分為雷射測距感測器、超音波測距感測器、微波測距感測器等。

這些感測器由於其自身的技術特性，適用於不同的應用場景，如果選擇不當會無法達到理想的測量效果，甚至測量結果失真，進而影響資料的下一步處理，因此感測器選擇至關重要。

我們將從幾個方面協助您分析產品選擇時需要考慮的因素，再結合不同原理感測器的優劣勢和經典案例分享。

【選擇測距感測器的因素】

 

 

  • 測量對象
    需要考慮被測物的尺寸、材質、外觀等，如透明物體不適合使用雷射，傾斜面測量不適合使用超音波。
  • 環境因素
    環境因素包含感測器的使用環境及安裝條件等。使用環境需要考慮溫濕度、氣候、聲音等諸多干擾影響，不同原理的感測器抗干擾能力略有區別，需要根據實際應用環境選擇，整體表現為超音波受干擾影響最大，雷射次之，微波受影響最小；安裝條件需要考慮感測器尺寸，設備供電方式等因素，感測器是否易於安裝於現有系統，如果涉及電池供電還需要考慮感測器功耗的問題，微波測距感測器通常尺寸較大，功耗也較高。
  • 量程
    距離感測器的量程主要包含兩個數值：盲區和量程。如果是近距離測量，需要確認最短測量距離是否在盲區內。在量程的選擇上，需要參考終端設備的實際使用情況，如被測物距離、測量設備和被測物的移動速度、環境複雜程度等情況，確認安全且合適的量程值。
  • 精度
    測量精度是感測器的重要指標，理論上感測器精度越高性能越好，但隨之而來的可能是設備體積的增加、感測器成本的上升，因此可以根據應用系統的整體精度需求，在合適的精度要求，再根據價格、體積、功耗等參數去做選擇。此外，在需要記錄過程測量資料變化曲線的場景下，對於精度的要求相對較高；如果只是用於探測被測物有無的觸發，則相對而言要求較低。
  • 穩定性
    是指感測器使用過程中測量性能的一致性，能否保證設備在不同場景下測量結果的一致。實際測試中，由於溫度變化、氣候等環境因素影響，感測器的測量結果可能會在一定的範圍內波動；此外設備長時間使用，設備內部元件老化等問題，可能也會影響到測量結果的穩定性。
  • 測量頻率
    測量頻率反映的是感測器對於被測物變化的即時回應能力，如果是被測物快速變化的場景下，需要充分考慮測量頻率，通常建議感測器的測量頻率高於被測物變化頻率的2倍。尤其是在高速移動的場景下，測量結果回饋的不即時同樣會導致測試結果的嚴重偏差。
  • 成本
    目前市場上不同原理的測距感測器價格區別較大，整體上為超音波測距感測器最便宜，微波測距感測器價格最高，同樣價格下不同感測器實現的性能參數差別也很大，因此需要綜合考慮性能和成本因素。

【案例分享】

  • 無人機定高

■ 方案描述
將 TF系列光達 安裝在無人機下方，可以即時偵測光達到正下方地面的距離資訊並回饋給無人機。當無人機在高空飛行時，光達會輸出一個極大值或0，此時主要採用GPS資料。當無人機快速下降過程中，主要採用光達輸出的距離資訊，資料會由一個較大值逐漸減小。最後光達將輔助無人機緩慢下降直到平穩落地，避免墜機風險。

■ 方案優勢
協助客戶保障無人機保持安全飛行高度，無需人工定高（0-180m）且比GPS訊號可靠。自動化檢測飛行高度，超過預設高度即可預警。光斑尺寸小，不易受干擾，安裝位置極靈活。體積小，重量輕，僅為毫米波雷達的1/9左右。功耗普遍低於1W，節能省電。支持Pixhawk，隨插即用。

 

  • 機器人避障、防掉落

■ 方案描述
TF系列光達 作為測距感測器，擁有嬌小的身材、較高的精度、快速的測量頻率，可以用做機器人的避障、防掉落感測器，光達可以即時探測前方距離資訊並發送給機器人，使機器人在遇到如樓梯、深坑、牆壁等阻礙時，即時停止並繞行，防止摔壞造成失誤。
■ 方案優勢
設備體積小，易於嵌入機器人內部，不影響外觀。測量頻率最高1000Hz，回應速度快，滿足機器人各種移動速度。光斑尺寸小，不易因測量角度大而發生干擾，測距穩定能力強。

 

  • 智慧交通

■ 方案描述
將兩台TF系列光達前後指向錯開地安裝在正對車道中間的位置，當有車經過時，兩台光達先後發生測量值變化，根據變化次數進行測流統計。同時透過兩台光達的變化時間差也可以用於車速測量，配合攝影機，判斷有車後，觸發攝影機進行拍照。
■ 方案優勢
測量頻率最高支援1000Hz，回應速度快，能夠即時抓拍高速車輛資訊。雷達內置自我調整演算法和環境適應演算法使其能匹配多種應用環境，室外抗環境光能力強，光線變化對車輛探測的準確率無影響。