基于光电位置传感器的倒车报警系统研究(4)
直射式三角法测量物体位移的基本原理如图2-1所示，半导体激光器发出的激光束经会聚透镜准直聚焦照射到被测物体表面上，并形成一个光斑，由被测物体表面散射的一部分光线通过接收透镜会聚在PSD上，形成一个光斑。如果被测物体的距离发生变化时，其散射光斑在PSD上的位置也随之移动。被测物体的距离可通过后续处理电路及运算公式求出。为了保证测量的精度，要求光斑完善聚焦于PSD上，成像面、物面和透镜主面必须相交于同一直线，即必须满足Scheimpflug条件，。因此接收透镜光轴与PSD的接收表面之间必须有一夹角β，若光斑在PSD上的移动距离为N，被测物体表面的移动距离为M。则
式中， 为激光束光轴的交点到接收透镜前主面的距离； 为接收透镜后主面到成像面中心点的距离；α为激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角。
2-1 直射三角法原理图
斜射式三角法测量物体位移的基本原理如图2-2所示，半导体激光器发出的激光束经会聚透镜后，其与被测物体表面的法线成一定角度入射到被测物体表面上，由被测物体表面散射的一部分光线通过接收透镜会聚在PSD上，形成一个光斑。若光斑在PSD上的移动距离为N，那么就可以测出被测物体表面沿法线方向的移动距离M，则
式中，α为激光束光轴与被测物体表面法线的夹角；β为接收透镜光轴和被测面法线的夹角。
2-2 斜射式三角法原理图
2.2 超声波测距
超声波一般是指频率在20KHz以上的机械波，具有穿透性强、反射能力强、衰减小等特点，超声波测距仪一般由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。工作时，通过超声波发射装置发出超声波，只需根据发射出超声波和接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s=340t/2）[17]
2.3 红外测距
红外线的波长比可见光长，有显著的热效应和较强的穿透力。红外测距的原理是利用红外线传播时的不扩散原理，因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到，再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离。
激光测距技术在这三种之中性能最为优越的，与其他两种测距技术相比，激光测距具有良好的抗干扰性和较高的精度，以及更快的反应速度；超声波测距具有操作方便、系统简单，但超声波长期使用或对身体产生危害；红外测距便宜，易制，安全，但精度低，距离近，方向性差。因此本倒车报警系统采用的传感器，以红外激光为介质，利用激光三角测距法和PSD原理。
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