机器人控制传感技术：超声传感器

      图6. 14所示为用于接近觉的一种典型超声传感器的结枸基本元件是电声变换器,这种变 换器通常是E电陶瓷型变换器,树脂层用来保护变换器不受潮湿、灰尘以及其它环境因素的影响，同时，也起声阻抗匹配器的怍用。由于同一变换器通常既用于发射又用于接收，因此，被检 测物体距离很小时，需要使声能很快衰减。使用消声器，和消除变换器与壳体的耦合，可以达到 这一目的□壳体的设计应当能形成一狭窄的声束，以实现有效的能量传送和信号定向。

      分析发射和检测到的声能信号的波形，是理解超声接近觉传感器工作过程的最好方法，图6.15所示为一组典型的波形。波形A为用来控制发射过程的门信号。波形B为输出信号及其
 
       回波信号，c中所示脉冲分别由发射信号和收佶号形成。为了鉴别与发射信号和接收信号相 应的脉冲，我们引入一时间窗口（波形D)，传感器的检测能力主要取决于该窗PK也就是说，时间间隔如是最小检測时间，而轧+缺为最大检测时间(应当指出，这些时间间隔等效于特定的距离，因为对于给定的传送介质，声波的传播速度是已知量）。当信号D处于高电平时，接 收到的回波信号将形成图E中所示的信号，在信号A中发射脉冲的尾部，图E中的信号又回 到低电平。最后，在图E中脉冲的上升沿处将F置为高电平;而当E为低电平同时在A中出 现一脉冲时，F回到低电平•在这种情况下，只要有一个物体出现在由波形D的参数所确定的 距离区间内，F就将处于高电平。因此，对于以二值方式工作的超声传感器而言,F就是所需要的输出。
 
 
 
      光接近觉传感器与超声传感器类似，它们都是根据波从发射到接收的传播过程中所受到 的影响来检测物体的接近程度。图6.16所示为用光学手段检测接近程度的一种最普通的方法a 该传感器包括一个可以辐射红外光的固态发光二极管(LED)和一个搿作接收器的固态光敏二极管。把发光二极管和检测器会聚在同一面上，所形成的两个光锥交会成长铅笔状的空间。此 空间区域确定了该传感器的工作范围，因为K有位于此区域内的反射表面才能既受到光源的 照明又能被接收器“看”到。
 
       虽然此方法在原理上与心。6.2. 1节讨论的三角测量方法相类似，但应当注意，图6. 16所示的 检测空间区域并不能得出点测量值也就是说，位于该空间区域内任何位置的表面都会产生一输出.尽管在螂体方向和反射特性已知的条件下，可以将这些输出作为距离的函数加以标定, 但图6. 16所示的方案一般是作为二值传感器使用，其输出是根据接收到的光强是否超过某一阈值确定的。

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