Сравнение методов активного бесконтактного измерения расстояния

Активное бесконтактное измерение расстояния может быть реализовано акустическими методами сверхзвуковым излучением, электромагнитными волнами радио частоты или оптически световым излучением. Во всех методах сигнал посылается к цели, и расстояние вычисляется, основываясь на параметрах отраженного сигнала.

Дальномеры, использующие звуковые волны работают в сверхзвуковом диапазоне частот (от 20 кГц до нескольких МГц). Преимуществами сверхзвуковых методов являются относительно низкие частоты, которые легко обрабатывать электроникой, простая и дешевая структура устройства, а также возможность измерять расстояние до металлических, зеркальных и стеклянных поверхностей, которые представляют трудности для оптических дальномеров. Основным недостатком является большое отклонение луча (ширина достигает десятков градусов), небольшая скорость, множественные отражения и сильное затухание на больших расстояниях. Ультразвуковые методы находят наибольшее применение на коротких расстояниях (не превышающих 100 м) и в случаях, когда в воздухе большое количество пыли или других частиц.

Электромагнитные волны используются с 1930-х годов в традиционных радарах. Радары используют частоты от десяток МГц до 100 ГГц. Разрешение при измерении углов и расстояний обычно хуже, чем в оптических методах. Для измерения больших расстояний требуется большая мощность излучаемого импульса, что затрудняет их использование в переносных устройствах с автономным источником питания.

Оптические методы измерения расстояния могут быть разделены несколькими способами, одним из которых является классификация на активные и пассивные методы. Пассивные методы не требуют собственного источника света, а используют окружающий свет для сбора информации о расстоянии от цели. Активные методы имеют источник излучения для подсвечивания цели. Самыми важными активными методами являются интерференционные методы, геометрические методы (триангуляция) и измерение пролетного времени. Другая классификация разделяет методы на прямые, измеряющие расстояние до какой-то точки цели и методы, вычисляющие расстояние до цели по некоторому алгоритму, учитывающему тени и относительное положение отдельных частей цели.

При использовании оптических методов цели также могут быть разделены на активные и пассивные. Пассивные цели могут иметь большие вариации коэффициента отражения. Отражение может также сильно изменяться как функция угла измерения – от Ламбертовской поверхности (с одинаковым отражением во всех направлениях) до зеркальной отражающей поверхности. Цель будет активной, когда некоторый отражатель (угловая призма или отражающая пленка) присоединен к ней[10].

Дата добавления: 2015-04-30