ZHCAB98D September   2019  – December 2021 PGA450-Q1 , PGA460 , PGA460-Q1 , TDC1000 , TDC1000-Q1 , TDC1011 , TDC1011-Q1 , TUSS4440 , TUSS4470

 

  1.   摘要
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  3. 1什么是超声波飞行时间感测?
    1. 1.1 超声波原理
    2. 1.2 为何使用超声波感测?
    3. 1.3 超声波与其他感测技术相比如何?
    4. 1.4 典型的超声波感测应用
  4. 2超声波系统注意事项
    1. 2.1 超声波系统简介
    2. 2.2 超声回波和信号处理
    3. 2.3 传感器类型
    4. 2.4 传感器拓扑
    5. 2.5 传感器频率
    6. 2.6 传感器驱动(变压器驱动和直接驱动)和电流限制
    7. 2.7 脉冲计数
    8. 2.8 最小检测范围
  5. 3哪些因素会影响超声波感测?
    1. 3.1 传输介质
    2. 3.2 声阻抗
    3. 3.3 雷达截面
    4. 3.4 环境条件(温度、湿度、碎屑)
    5. 3.5 器件选择
  6. 4其他资源
  7. 5修订历史记录

超声波与其他感测技术相比如何?

红外 (IR) 传感器具备高分辨率、低成本和快速响应时间,因而可用于障碍物检测。然而,由于红外传感器的非线性特征和对反射特性的依赖性,在实施之前需要了解其表面特性。不同的表面材料对红外能量的反射和吸收不同,因此需要对目标材料进行识别,以实现精确的距离测量。

光学感测技术的原理与超声波技术相似。光学技术使用 LED 发射光波并检测飞行时间,然后根据光速原理进行转换,并未使用声波。光速比声速快得多,因此光学感测比超声波快。然而,它在明亮的环境照明条件和烟雾或雾气环境中确实存在局限性,因为这些环境使光接收器难以检测到发射的光。光学感测在探测玻璃或水等透明材料方面也有局限性。光会穿过这些材料,而超声波会反弹。

基于雷达和激光雷达的技术旨在提供多点数据阵列,而不是单一的飞行时间测量。这使得数据点能够高度精确,并且能够绘制和区分环境中的微小时刻。然而,功能的增加使得这些系统比前面提到的其他解决方案要昂贵得多。

表 1-1 总结了 PIR、超声波、光学 ToF 和毫米波之间的差异。

表 1-1 接近感测技术比较
无源红外超声波光学 ToF毫米波
检测范围0.1 至 5 米0.1 至 10 米0.01 至 20 米0.01 至 100+ 米
分辨率几厘米

几毫米

(取决于传感器)

几毫米

(取决于光学器件)

几毫米

(取决于距离)

视场高达 180°5° 至 120°0.15° 至 120°5° 至 160°
电流消耗<5 mA

72 mW 至 336 mW(主动)

2 mW - 9 mW(待机/睡眠)

100 µW 至 200 mW(主动)

~ 80 μW(待机/睡眠)

0.5W 至 1.5W
解决方案/模块尺寸
美观度需要镜头来实现距离和大视场暴露于中远距离隐藏在深色玻璃后可穿透大多数材料(非金属)
测量介质速度红外光(由物体发出)声音
单传感器系统成本 (US$)< $1$1 - $3$1.5 - $4$18 - $26
主要差异化特性
  • 在高温环境和拐角区域中性能受限
  • 对慢动作不敏感
  • 容易出现误报
  • 有效检测固体和透明玻璃表面
  • 能够检测充满烟雾/气体的环境中的物体
  • 目标定位(多达 3 个检测区域)
  • 精确的远距离测量
  • 提供距离、速度和角度数据
  • 可穿透非金属材料
  • 智能物体差异化

若要查看 TI 的完整接近感测表,请参阅 TI 的接近感测技术信息图