學(xué)做智能車挑戰(zhàn)飛思卡爾之2硬-wenkub
2023-05-22 07:21:50 本頁面
【正文】 特性曲線的斜率（光電流與入射光光通量之比）稱為光電管的靈敏度。 其中 ，伏安特性 、 光照特性和光譜特性是選擇光電器件的主要指標(biāo) 。 當(dāng)光照在陰極上時 ， 中央陽極可收集從陰極上逸出的電子 ， 在外電場作用下形成電流 。圖 (a)所示為測量光量時的組成框圖，圖 (b)所示為測量其他物理量時的組成框圖。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 光電式傳感器 光電式傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，可靠性較高，能實現(xiàn)參數(shù)的非接觸測量，因此廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)自動化儀表中。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 傳感器系統(tǒng) 圖 傳感器組成方框圖 圖 傳感器組成方框圖 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 傳感器系統(tǒng) 智能汽車設(shè)計中涉及到的傳感器主要有三種： 光電式傳感器 、 圖像傳感器 和 測速傳感器 。敏感元件能夠隨著被測量的變化而引起某種易被測量的信號的變化，而轉(zhuǎn)換元件則將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號部分，具體的電量形式取決于敏感元件的原理。 本章主要介紹智能車設(shè)計中使用到的傳感器 （ 包括光電式傳感器 、 圖像傳感器和測速傳感器等 ） 和控制電路板中的功能電路設(shè)計 。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 傳感器系統(tǒng) 1 電路設(shè)計 2 思考題 3 第 2章 智能汽車設(shè)計基礎(chǔ) — 硬件 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 傳感器系統(tǒng) 在工程上，系統(tǒng)中各種物理量都必須轉(zhuǎn)換成一定規(guī)格的信號（電信號或氣壓信號）才能被檢測、采集和顯示。除此之外，由于轉(zhuǎn)換元件的輸出信號一般都很微弱，為方便傳輸、轉(zhuǎn)換、處理及顯示，通常有信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路、輔助電路等，將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進(jìn)行放大或運算調(diào)制。 1 光電式傳 感器 2 圖像傳感器 3 測速傳感器 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 光電式傳感器 光電式傳感器是利用光電器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。光電式傳感器可用來測量光學(xué)量或測量已先行轉(zhuǎn)換為光學(xué)量的其他被測量，然后輸出一定形式的電信號。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 光電式傳感器 圖 光電式傳感器的基本組成 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 光電式傳感器 1． 光電管的結(jié)構(gòu)與工作原理 光電管有真空光電管和充氣光電管兩類 ， 兩者在結(jié)構(gòu)上比較相似 ， 均由一個陰極和一個陽極構(gòu)成 ， 并且密封在一只真空玻璃管內(nèi) 。 充氣光電管的靈敏度好 ， 但其穩(wěn)定性較差 、 惰性大 ， 容易受溫度影響 。 （ 1）光電管的伏安特性 在一定的光照射下，對光電器件的陰極所加電壓與陽極所產(chǎn)生電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性。 （ 3）光電管的光譜特性 一般對于光電陰極材料不同的光電管，它們有不同的紅限頻率因此它們可用于不同的光譜范圍。 圖像傳感器又稱為成像器件或攝像器件 ， 可實現(xiàn)可見光 、 紫外線 、X射線 、 近紅外光等的探測 ， 是現(xiàn)代視覺信息獲取的一種基礎(chǔ)器件 。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 圖像傳感器 （ 2）面陣 CCD圖像傳感器 面陣 CCD圖像傳感器的感光單元呈二維矩陣排列，能檢測二維平面圖像。圖中 x軸表示曝光量， y軸表示輸出信號幅值， QSAT表示飽和輸出電荷， QDARK表示暗電荷輸出， ES表示飽和曝光量。一只良好的 CCD傳感器，應(yīng)具有低的暗電荷輸出。 S A T s/S Q E?武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 圖像傳感器 （ 3）分辨率 分辨率是用來表示分辨圖像中明細(xì)細(xì)節(jié)的能力的。 ② 調(diào)制傳遞函數(shù)。為了客觀地表示 CCD傳感器的分辨率 ， 一般采用調(diào)制傳遞函數(shù) （ Modulation Transfer Function, MTF） 來表示 。當(dāng) MTF減小到某一值時，圖像就不能夠清晰分辨，該值對應(yīng)的空間頻率為圖像傳感器能分辨的最高空間頻率。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 圖像傳感器 ② 暗電流噪聲 暗電流噪聲可以分為兩部分：其一是耗盡層熱激發(fā)產(chǎn)生的，可用泊松分布描述；其二是復(fù)合產(chǎn)生中心非均勻分布，特別是在某些單元位置上形成暗電流尖峰。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 圖像傳感器 3． 攝像頭的工作原理 攝像頭以隔行掃描的方式采樣圖像 ， 當(dāng)掃描到某點時 ，就通過圖像傳感芯片將該點處圖像的灰度轉(zhuǎn)換成與灰度對應(yīng)的電壓值 ， 然后將此電壓值通過視頻信號端輸出 。 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 圖像傳感器 然后掃描新的一行，如此下去，直到掃描完該場的信號，接著會出現(xiàn)一段場消隱信號。因此需要設(shè)計軟、硬件方法對這些參數(shù)進(jìn)行實際測量。雖然轉(zhuǎn)換率低、溫度影響大、要求轉(zhuǎn)換精度較高時必須進(jìn)行溫度補償，但霍爾傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅固、頻率響應(yīng)寬（從直流到微波）、動態(tài)范圍（輸出電動勢的變化）大、無觸點、壽命長、可靠性高，以及易于微型化和集成電路化等優(yōu)點。由于外磁場的作用，使電子受到磁場力（洛侖茲力）作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累而帶負(fù)電，前端面則因缺少電子而帶正電，在前后兩個端面之間形成電場。當(dāng)載流電流材料和幾何尺寸確定后，霍爾電勢的大小只和控制電流 I和磁感應(yīng)強度 B有關(guān)，因此霍爾式傳感器可用來探測磁場和電流，由此可測量壓力、振動等。 （ 3）霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu) 圖 。光電編碼器的最大特點是非接觸式，此外還具有精度高、響應(yīng)快、可靠性高等特點。如進(jìn)一步采用光學(xué)分解技術(shù)
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