人们为了从外界获取信,借助与感觉器官。而靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的成功就远远不够了。为了适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的,所以又称之为电五官。
新技术革命的到来世界逐渐的进入了信时。在利用信的过程中,要解决的就是要获取准确可靠的信,而传感器是获取自然和生产领域中信的重要途径。
在现工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程的各个参数,使设备工作在正常状态,并使产品达到的质量。因此可以说,没有众多的优良传感器,现化生产也失去了基础。
在基础科学研究中,传感器更具有的地位。现科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到nm的粒子世界,纵上要观察长达数十的天体演化短到s的瞬间反应。此外,还出现对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如温、低温、压、真空、场、超弱场等领域。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信,没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍,就在于对象信的获取存在困难,而一些新型和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展,往往是边缘学科开发的。
传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海探测、环境保护、调查、医学诊断、生物工程等极其广泛的领域。可以好不夸张的说,从茫茫的太空,到浩瀚的海,以及各种复杂的工程系统,几乎每一个现化项目,都离不开各种各样的传感器。如:称重传感器。
由此可观,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。在都非常重视这一领域的发展。相信在不久的将来,传感器将会出现一个质的飞跃,达到与其重要地位相称的水平。
红外传感器和激光传感器是两个不同的概念!
红外(infrared):波长约在3.3μm左右的电辐射。
红外线传感器:利用红外线的物性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,抗干扰性能差,需要透镜将红外光过滤后再进行测量,并且需要定期校准。
激光(laser):在1.65um由受激发射的光,放大产生的辐射。激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。
红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化,通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞合金、锗及硅掺杂等材料制成。
激光传感器工作时,先由激光发射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,并将其转化为相应的电信号。常见的是激光测距传感器,它通过记录并处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。激光传感器极其地测定传输时间,因为光速太快。
激光传感器通常可以为机器人提供周围环境的距离信,机器人可利用这些信避障、定位和建图,尤其是在同步定位与建图(SLAM)中。一般在室内等结构化环境中,通常采用2D激光测距仪,但对于室外非结构环境,通常希望获得三维环境数据。现有的三维传感器无法获得被遮挡物体的距离信,因此又被称为2.5D传感器。之前已有研究利用不同的评估准则如准确度一评估了不同的传感器。一般结构光相机和时间差(TimeFight)相机的误差远大于激光扫描仪,这两种距离传感器的大缺点是当场中日光较多时,传感器效果较差。此外,还有不少关于3D激光测距仪测试准则的研究。文中主要研究了3种主要的2.5D激光传感器:结构光RGBD传感器、多束激光同时扫描多方向的传感器和静态传感器,并将部分结果与2D激光传感器比较,对比各种传感器的优缺点,为实际应用中的传感器选择提供帮助。