Глава. Методы и устройства для определения расстояния

Цифровой ИК датчик расстояния предназначен для измерения расстояния до объекта, не требующего большой точности. Данный датчик можно использовать для измерения расстояния до тех объектов, которые не поглощают ИК-излучение и не являются прозрачными для него.

Датчики расстояния обычно характеризуются следующими техническими параметрами:

1. Диапазон измеряемых расстояний

2. Точность измерения

3. Разрешение измерения

4. Линейность измерения

5. Время измерения

6. Тип выходной величины

Точность измерения показывает ту минимальную долю измеряемой величины (расстояния), с точностью до которой можно пролучать результат измерения. Также можно дать такое пояснение этого параметра: если считать результат измерения дискректной величиной, то точность измерения попросту показывает расстояние между двумя соседними значениями этой величины.

Разрешение в самом общем смысле – это минимальное расстояние между двумя объектами наблюдения, при котором эти объекты еще различимы (не сливаются в один). Применительно к датчикам получается, что разрешение – это то минимальное расстояние между двумя различными положениями объекта, при котором эти положения будут различимы; т.е. при перемещении объекта на меньшее расстояние, изменение положения не будет фиксироваться датчиком (не будет меняться его показание), т.е. это степень квантования величины.

Линейность измерения показывает в процентах, на сколько отклоняется зависимость (функция) выходной величины (показания) от входной величины (расстояния) от линейной зависимости, т.е. зависимости вида f = kx + b

f – выход

x – вход

k,x – коэффициенты

Время измерения – это время между началом измерения и моментом получения показания (выходной величины) на выходе датчика.

Тип выходной величины определяет, какой сигнал данный датчик выдает на выход. Он может быть аналоговым или цифровым. В случае аналогового сигнала выходная величина (напряжение или реже ток) пропорциональна расстоянию до объекта. В случае цифрового сигнала значение цифрового кода на выходе пропорционально расстоянию до объекта. В случае цифрового выхода внутри датчика присутствует микроконтроллер, выполняющий преобразование аналоговой величины в цифровой код, а также уменьшающий нелинейность измерения с помощью специальных математических методов.

Таблица 1. Примерные значения параметров для существующих типов датчиков.

	Индуктивные	Ультразвуковые	Оптические
Инфра красные	Радарные
Расстояние	0 – 20 мм	50мм – 10м	10мм – 15м	10мм – 50м
Разрешение	0,1 мкм	0,1 мм	1 мкм	0,5 мм
Точность	1 мкм	0,2 мм	2мкм	2 мм
Линейность	0,4% – 5%	0,5%	0,05% - 1%	0,001%
Время	0,3 мс	20 мс	1 мс	1 мс