智能車設計課件第2章(編輯修改稿)
2025-07-13 18:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 轉移噪聲產(chǎn)生的主要原因有：轉移損失引起的噪聲、界面態(tài)俘獲引起的噪聲和體態(tài)俘獲引起的噪聲。輸出結構采用浮置柵放大器，噪聲最小。 武漢科技大學信息科學與工程學院 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換成與灰度對應的電壓值 ， 然后將此電壓值通過視頻信號端輸出 。具體而言 （ 參見圖 ） ， 攝像頭連續(xù)地掃描圖像上的一行 ， 就輸出一段連續(xù)的視頻信號 ， 該電壓信號的高低起伏正反映了該行圖像的灰度變化情況 。 當掃描完一行 ，視頻信號端就輸出一個低于最低視頻信號電壓的電平（ 如 V） ， 并保持一段時間 。 這樣相當于緊接著每行圖像對應的電壓信號之后會有一個電壓 “ 凹槽 ” ， 此“ 凹槽 ” 叫做行同步脈沖 ， 它是掃描換行的標志 。 武漢科技大學信息科學與工程學院 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。其中有若干個復合消隱脈沖（簡稱消隱脈沖），在這些消隱脈沖中，有一個消隱脈沖遠寬于其他的消隱脈沖（即該消隱脈沖的持續(xù)時間遠長于其他的消隱脈沖的持續(xù)時間），該消隱脈沖又稱為場同步脈沖，標志著新的一場的到來。攝像頭每秒掃描 25幀圖像，每幀又分奇、偶兩場，故每秒掃描 50場圖像。 武漢科技大學信息科學與工程學院 圖像傳感器 圖 攝像頭視頻信號 武漢科技大學信息科學與工程學院 圖像傳感器 通常，攝像頭產(chǎn)品說明上會給出有效像素和分辨率，但通常不會具體介紹視頻信號行的持續(xù)時間、行消隱脈沖的持續(xù)時間等參數(shù)，而這些參數(shù)又關系到圖像采樣的時序控制。因此需要設計軟、硬件方法對這些參數(shù)進行實際測量。表 1/3 OmniVision CMOS攝像頭的時序參數(shù)，以供參考。 武漢科技大學信息科學與工程學院 圖像傳感器 表 常見的 1/3 OmniVision CMOS攝像頭的時序參數(shù) 武漢科技大學信息科學與工程學院 測速傳感器 在智能汽車設計中，測速傳感器的設計主要有兩種方案：霍爾傳感器和光電式脈沖編碼器。 1．霍爾傳感器 霍爾傳感器是基于霍爾效應原理，將電流、磁場、位移、壓力、壓差轉速等被測量轉換成電動勢輸出的一種傳感器。雖然轉換率低、溫度影響大、要求轉換精度較高時必須進行溫度補償，但霍爾傳感器具有結構簡單、體積小、堅固、頻率響應寬（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。 武漢科技大學信息科學與工程學院 測速傳感器 （ 1）霍爾效應原理 金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應。如圖 ，假設薄片為型半導體，磁場方向垂直于薄片，磁感應強度為。在薄片左右兩端通以電流（稱為控制電流），那么半導體中的截流子（電子）將沿著與電流的相反方向運動。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，結果在半導體的后端面上電子有所積累而帶負電，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。 武漢科技大學信息科學與工程學院 測速傳感器 圖 霍爾效應原理圖 武漢科技大學信息科學與工程學院 測速傳感器 這時，在半導體前后兩個端面之間（即垂直于電流和磁場的方向）建立的電場稱為霍爾電場，相應的電勢就稱為霍爾電勢 。利用霍爾效應制成的傳感元件稱為霍爾傳感器， 的大小正比于控制電流和磁感應強度，即 () 式中， 為霍爾系數(shù)， ，其中 為載流體的電阻率； 為載流子的遷移率； 為靈敏度， 。 若磁場方向與元件平面成角度 時，則作用在元件上的有效磁場是其法線方向的分量，即 ，則有 () HUHHHR IBU K IBd??HUHR HR ??? ?? HK HH /K R d??cosB ?HH c o sU K lB ??武漢科技大學信息科學與工程學院 測速傳感器 由式 ()和式 ()可以看出，霍爾電勢 的大小正比于控制電流 和磁感應強度 ，靈敏度 表示在單位磁感應強度和單位控制電流時輸出霍爾電勢的大小，一般要求越大越好，元件的厚度 d越薄， 就越大，所以霍爾元件的厚度都很薄。當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和磁感應強度 B有關，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。 HUI B HKHK武漢科技大學信息科學與工程學院 測速傳感器 （ 2）霍爾元件的基本結構 霍爾元件的結構很簡單，由霍爾片、四根引線和殼體組成。霍爾片是一塊矩形半導體單晶薄片，從中引出四根引線，其中兩根引線上施加激勵電壓或電流，稱為激勵電極（控制電極），另外兩根引線稱為霍爾輸出引線，又稱為霍爾電極?；魻栐臍んw是用非導磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝的。 （ 3）霍爾式轉速傳感器的結構 圖 。轉盤的輸入軸與被測轉軸相連，當被測轉軸轉動時，轉盤隨之轉動，固定在轉盤附近的霍
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