详细解析：传感器PCB电路板工作方法

您是否听说过在相机和手机中工作的飞行时间传感器PCB电路板，但您不知道它是什么以及它是如何工作的？如果是，那么您来对地方了。与它的名字相反，飞行时间传感器PCB电路板与测量飞机的飞行无关。相反，它更像是一个测量距离的传感器PCB。

但是，如果飞行时间传感器的概念让您感到困惑，请不要担心。在本文中，我们将阐明飞行传感器电路板的时间、工作原理以及使用方法。

什么是飞行时间传感器PCB电路板？

飞行时间传感器PCB电路板测量通过介质从一个点到另一个点需要多长时间。换句话说，它测量一个物体走过特定距离所花费的时间。

通常，飞行时间传感器PCB电路板测量从波脉冲产生到它从物体反射并返回传感器之间经过的时间。此外，您可以在 ToF 传感器上使用不同类型的信号。但你能找到的更常见的迹象是灯光和声音。  

资料来源：维基共享资源  

此外，您可以在飞行时间相机中找到 ToF 传感器PCB电路板。这些设备使用飞行时间测量来计算环境和相机之间的距离，并从单独测量的点生成图像。

飞行时间传感器在距离感应和测距方面非常强大——主要是当它发出光而不是声音时。此外，当您将 ToF 与超声波进行比较时，您会发现 ToF 提供更快的读数、更高的准确度和更大的测量范围。最好的部分是它将所有这些功能打包到其小巧轻便的结构中，并且不会消耗太多功率。  

飞行时间传感器PCB电路板如何工作？

如前所述，ToF 传感器测量物体与传感器之间的距离。它使用产生红外光的微型激光器。一旦它产生这种光，它就会从任何物体的表面反射并移回传感器。  

红外线灯

同样，ToF 传感器测量物体与传感器之间的距离。因此，它以光线从物体反弹后返回传感器所需的时间为基础。

事实上，这就是表面上发生的事情。

因此，ToF 传感器可以通过两种方式使用行程时间来测量深度和距离。此外，您可以使用定时脉冲和调幅波的相移来运行上述测量。

那么，让我们深入了解一下这两种测量方法：  

1. 使用定时脉冲

当 ToF 传感器PCB电路板使用定时脉冲测量距离时，它首先向目标发射激光。之后，它使用扫描仪准确测量行进的距离。

接下来，传感器使用不同的波长和激光返回时间来生成目标表面的准确 3D 数字表示。之后，它会创建其特征的可视化地图。

此外，ToF 传感器使用以下公式来提供精确的距离测量：

(光速 x 飞行时间) / 2  

2. 使用调幅波的相移

事实上，ToF 传感器可以通过连续波检测反射光的相移来测量距离和深度。

当传感器调制幅度时，它会产生一个正弦形式的光源。  

正弦波形

资料来源：Researchgate

这种形式的已知频率使检测器能够使用以下公式测量反射光的相移：

相移公式

对于这个公式，c 是光速（3×108 m/s），λ 是波长（15m），f 是频率。

此外，传感器以光速工作。因此，您可以想象传感器测量深度和距离的速度和精度。

但是，您选择的原则并不重要。如果您提供光源来照亮场景，传感器将测量物体的深度。此外，结果将创建一个范围图，其中每个像素显示到物体上匹配点的距离。  

使用飞行时间传感器PCB电路板的好处

以下是在距离测量应用中使用飞行时间传感器的一些优势。  

长距离

由于 ToF 传感器与激光一起使用，它们可以以极高的精度测量远距离和距离。出于这个原因，ToF 传感器可以检测到不同形状和大小的远近物体——使其具有灵活性。

此外，它的灵活性允许您自定义系统的光学器件，因此您只会获得最佳性能和您喜欢的视野。  

具有成本效益

在价格方面，ToF 传感器比其他 3D 深度扫描技术更经济实惠。然而，其较低的价格并不影响其快速捕捉 3D 信息。  

精确快速的测量

飞行时间传感器PCB电路板在速度和精度方面将其他距离传感器（如超声波传感器）留在尘埃中。ToF 传感器可以快速检测物体，并且可以抵抗气压、温度和湿度，使其非常适合室内和室外使用。  

安全的

您不必担心激光会伤害您的眼睛。大多数 ToF 传感器具有低功率红外激光灯，并使用调制脉冲来驱动它们。此外，这些传感器达到 1 类激光安全标准，对人眼来说是安全的。  

ToF 的局限性

与 ToF 传感器一样有益，但有几个因素限制了它们。以下是其中一些限制：  

多重反射

如果您在凹形和拐角处使用 ToF 传感器，您可能会得到不需要的反射，从而改变测量的精度和准确度。  

环境光

在阳光等明亮的室外条件下使用 ToF 相机可能会在测量时造成困难。此外，高强度的阳光可能会导致传感器像素快速饱和。换句话说，当光线从物体反射回来时，传感器将无法检测到。  

散射光

如果您的 ToF 传感器附近有任何明亮的表面，则可能会导致接收器中存在散射光。因此，它会产生多个可能阻碍测量的不需要的反射。  

飞行时间传感器示例

现在您已经熟悉了 ToF 传感器的工作原理，让我们看看一些可用于您的项目的最佳传感器。这些示例适用于各种应用，包括自动化和电器。  

Opene8008B-QVGA 飞行时间传感器评估套件

 Opene8008B-QVGA 飞行时间传感器评估套件

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Opene8008B-QVGA ToF 评估套件是具有高分辨率深度图像的完美 ToF 相机。此外，您可以通过将此相机连接到 PC 来获得深度图数据的实时可视化和记录。

此外，这款 ToF 超越了常规 ToF 相机的操作参数，最大可达 10m。此外，由于相机的 FPS 最高可达 120，因此您可以使用此 ToF 传感器获得连贯的图像。

此外，您可以在 850nm 和 940nm 范围内更换 IR 滤光片。850nm 滤光片具有高灵敏度，可为您提供更好的图像视图。同时，940nm 滤光片将帮助您减少辉光干扰，为您提供最佳的深度图像性能。  

TFmini Plus - ToF 激光雷达测距仪

 TFmini Plus - ToF 激光雷达测距仪

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这是另一个非常适合单点短距离 ToF 测量的示例。TFmini plus LIDAR 距离传感器可以产生近红外线来测量发射和反射眩光之间的差异并获得 ToF 距离。

然而，激光雷达原理使得这种传感器很难在玻璃或水等物体之间进行精确测量。但它的传感器足够灵敏，可以实时测量移动物体与 TFmini 之间的距离。

此外，您只需通过 USB 插入 TFmini，即可在 PC 上获取距离数据。此外，开发人员可以利用 TFmini 的 UART 和 I2C 接口。  

Slamtec Mapper ToF 激光扫描仪

Slamtec 映射器 ToF 

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需要一台ToF激光扫描仪；那么这个例子非常适合你。该扫描仪提供了两种不同的框架，具有不同的检测范围：

• 40m

• 20m

M1M1 功能强大，足以为家庭或商业用途以及光线充足的位置绘制场景。

您还可以通过激光扫描获得实时定位、一流的地图绘制和导航功能。另外，您可以使用此设备映射外部和内部场景。

这款 Slamtec 扫描仪具有出色的性能，而且操作简单，没有任何麻烦。您也不需要依赖外部工具。您只需将它连接到您的 PC 或手机上，一切就绪。  

飞行时间传感器PCB电路板准确吗？

任何 ToF 传感器的精度取决于物体与传感器之间的距离。此外，您将 ToF 传感器的准确度估计为距离值的 1%。因此，如果您的物体在 8 米之外，ToF 传感器可以获得大约 8 厘米的精度。  

激光雷达是 ToF 吗？

LIDAR是一种 ToF 形式，它使用脉冲激光生成点云，使传感器能够创建 3D 地图图像。此外，激光雷达系统使用一个 LED，您可以引导它发射红外光。