超聲波傳感器的工作原理跟聲納系統(tǒng)是一樣的,內(nèi)部有一個超聲波傳感器,既是超聲波發(fā)射器又是超聲波接收器。該傳感器先發(fā)出一個超聲波脈沖,在空氣中向著被探測的物體傳播,經(jīng)過被測物體表面的反射之后,回波再被該傳感器接收到。當接收到回波信號后,傳感器內(nèi)的處理器將根據(jù)時差和聲速來計算被探測物體的距離。結(jié)果將被轉(zhuǎn)換為 0-5V 的信號,然后被數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)化為合適的距離數(shù)據(jù)傳送給計算機。
激光傳感器工作時,先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器,被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學傳感器,因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間,即可測定目標距離。傳輸時間激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間,因為光速太快。
和激光傳感器相比,超聲波傳感器不僅可以探測到障礙物的存在,而且能夠得到障礙物距機器人的距離,更便于機器人做出決策. 雖然光傳播速度比聲音快,但諸如計算機控制器延時和電機響應(yīng)速度等將限制系統(tǒng)的執(zhí)行時間,因此光速快的優(yōu)勢并不明顯。
但是,超聲波傳感器是依據(jù)聲速測量距離的,因此存在一些固有的缺點,不能用于以下場合。
①待測目標與傳感器的換能器不相垂直的場合。因為超聲波檢測的目標必須處于與傳感器垂直方位偏角不大于10°角以內(nèi)。