飛行時(shí)間法ppt課件

1、飛行時(shí)間法2022/7/171飛行時(shí)間法簡(jiǎn)介運(yùn)用超聲波TOF測(cè)距超聲波TOF影響要素及最新技術(shù)TOF與三維圖像成型2022/7/172一 簡(jiǎn)介2022/7/173飛行時(shí)間丈量法Time Of Flight經(jīng)過(guò)確定丈量發(fā)射信號(hào)與接納信號(hào)的飛行時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)間隔丈量。因此被測(cè)間隔可表示為：s=v*t/2s待測(cè)間隔； v信號(hào)飛行速度；t飛行時(shí)間；一 簡(jiǎn)介2022/7/174s=v*t/2二 運(yùn)用飛行時(shí)間法質(zhì)譜儀2022/7/175二 運(yùn)用倒車(chē)系統(tǒng)激光、超聲波等2022/7/176二 運(yùn)用核物理領(lǐng)域2022/7/177核碰撞的物理研討二 運(yùn)用三維成像技術(shù)2022/7/178采用TOF技術(shù)的相機(jī)，其發(fā)射

2、器經(jīng)過(guò)向目的發(fā)出振幅經(jīng)過(guò)調(diào)制的出射光信號(hào)，再經(jīng)過(guò)探測(cè)器接遭到目的反射的入射光，經(jīng)過(guò)出射光與入射光的相位差可以計(jì)算出飛行的時(shí)間，結(jié)合光速，算出相機(jī)到目的的間隔。攝像機(jī)上每個(gè)像素都接納到相應(yīng)的間隔信號(hào)，得出三維圖像。二 運(yùn)用三維相機(jī)2022/7/179二 運(yùn)用測(cè)速儀： 雷達(dá) 激光 紅外線 聲波等 2022/7/1710二 運(yùn)用警用的測(cè)速儀分固定和流動(dòng)兩種2022/7/1711三 超聲波TOF測(cè)距 超聲波測(cè)距主要運(yùn)用于倒車(chē)?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如：液位、井深、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)所。2022/7/1712 超聲波發(fā)生器的內(nèi)部構(gòu)造有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板，當(dāng)它的兩極外加上固有振蕩頻率的脈沖電

3、壓時(shí)壓電晶片會(huì)發(fā)生共振并產(chǎn)生超聲波。假設(shè)共振板接納到超聲波時(shí)，也會(huì)迫使壓電晶片產(chǎn)生振動(dòng)，反過(guò)來(lái)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，成為超聲波接納器。在超聲波測(cè)距電路中，發(fā)射端延續(xù)輸出一系列脈沖方波，然后判別接納端，實(shí)現(xiàn)超聲測(cè)距普通有以下兩種方法：讀取輸出端脈沖電壓的平均值，該電壓(其幅值根本固定)與間隔成正比，丈量電壓即可測(cè)得間隔；丈量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接納超聲波的時(shí)間間隔t，故被測(cè)間隔為S=v*t2。2022/7/1713超聲波TOF測(cè)距系統(tǒng)原理圖四 超聲波TOF影響要素及最新技術(shù)信號(hào)：調(diào)制信號(hào)的頻率、波長(zhǎng)、波形等計(jì)時(shí)：計(jì)時(shí)器觸發(fā)的方式、時(shí)鐘偏移、計(jì)時(shí)器誤差等環(huán)境：溫度、機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)噪聲、空氣

4、傳播介質(zhì)等2022/7/1714時(shí)鐘偏移：是指時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)數(shù)字電路各個(gè)部分所用時(shí)間的差別。超聲波測(cè)距系統(tǒng)幾種常用的信號(hào)脈沖2022/7/1715觸發(fā)信號(hào)：門(mén)閥值法 矩形波法2022/7/1716 溫度上升，空氣分子的密集程度就變化，而聲波傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，試想下在水里和在空氣中聲波傳播速度的差別。介質(zhì)物質(zhì)分子越密集，聲波傳播速度就越快，到真空中就沒(méi)法傳播了。 所以不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，誤差大小也不同。2022/7/1717四 超聲波TOF影響要素及最新技術(shù)四 超聲波TOF影響要素及最新技術(shù) 時(shí)鐘偏移問(wèn)題 為了實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，TOF測(cè)距方法采用了時(shí)鐘偏移量來(lái)處理時(shí)鐘同步問(wèn)題。但由于TOF測(cè)距方法的時(shí)間

5、依賴(lài)于本地和遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，測(cè)距精度容易受兩端節(jié)點(diǎn)中時(shí)鐘偏移量的影響。為了減少此類(lèi)錯(cuò)誤的影響，采用反向丈量方法，即遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，本地節(jié)點(diǎn)接納數(shù)據(jù)包，并自動(dòng)呼應(yīng)，經(jīng)過(guò)平均在正向和反向所得的平均值，減少對(duì)任何時(shí)鐘偏移量的影響，從而減少測(cè)距誤差。2022/7/1718最新技術(shù)2022/7/1719 雙向回波法是一種對(duì)丈量系統(tǒng)的電路延遲進(jìn)展標(biāo)定的方法，他能得到待測(cè)時(shí)間間隔的起點(diǎn)。超聲波傳感器A與B面對(duì)面放置。假定A為發(fā)射頭，其發(fā)射信號(hào)傳播到B端被接納。同時(shí)B將超聲波反射后傳到A被接納。圖中上方的波形為外部介質(zhì)中傳播的真實(shí)超聲波信號(hào)，分別為A剛發(fā)射的波形、傳到B處的波形和前往至A端的波形。2022/7/

6、1720為方便起見(jiàn)，將波形的峰值點(diǎn)作為發(fā)射和到達(dá)時(shí)辰，那么圖中兩波形間t0為超聲波真實(shí)的傳播時(shí)間。由于電路延遲的影響，發(fā)出鼓勵(lì)脈沖的起始時(shí)辰與發(fā)射時(shí)辰之間存在固定電路延遲 1，B接納端接納到波形時(shí)辰與到達(dá)時(shí)辰存在接納延遲1 ，A接納端存在接納延遲時(shí)間誤差1.以鼓勵(lì)脈沖的起始時(shí)辰為時(shí)間零點(diǎn)。那么B端接納到波形的時(shí)辰為 1+t0+ 2，A端接納到回波的時(shí)辰為1+2t0+ 1。兩者差值t1=t0+ 1- 2 。由于不同的接納板延遲存在差別， 1-2 不一定為0.此時(shí)，選B為發(fā)射端，上述方法二次丈量，那么A接納到波形的時(shí)辰為 2+t0+ 1， 2為發(fā)射延遲。B接納回波信號(hào)時(shí)辰為 2+2t0+ 2 。兩

7、者差值為t2=t0+ 2-1。兩探頭之間超聲波真實(shí)的飛行時(shí)間t0=t1+t2/2兩探頭接納延遲的差值為 12= 1- 2= t1-t2/2 最新技術(shù)2022/7/1721 基于雙向回波法的超聲波飛行時(shí)間間隔丈量系統(tǒng)由硬件平臺(tái)和軟件模塊構(gòu)成。硬件平臺(tái)包括進(jìn)展聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換的超聲波探頭、超聲波發(fā)射電路、超聲波接納放大電路、帶通濾波器、Arm控制和AD采集；軟件模塊包括采集卡設(shè)置、采集顯示、數(shù)據(jù)處置等。2022/7/1722最新技術(shù)2022/7/1723最新技術(shù)2022/7/1724最新技術(shù)五 TOF與三維圖像成型2022/7/17252022/7/1726五 TOF與三維圖像成型 隨著科技的開(kāi)展，傳感器技術(shù)會(huì)愈發(fā)敏感，新的信息采集技術(shù)以及處置系統(tǒng)誤差的方法也會(huì)被運(yùn)用，會(huì)大大提高圖像的分辨率，包含更多的圖像信息。 TOF三維圖像未來(lái)