1、飛行時間法2022/7/171飛行時間法簡介運用超聲波TOF測距超聲波TOF影響要素及最新技術TOF與三維圖像成型2022/7/172一 簡介2022/7/173飛行時間丈量法Time Of Flight經過確定丈量發射信號與接納信號的飛行時間間隔來實現間隔丈量。因此被測間隔可表示為：s=v*t/2s待測間隔； v信號飛行速度；t飛行時間；一 簡介2022/7/174s=v*t/2二 運用飛行時間法質譜儀2022/7/175二 運用倒車系統激光、超聲波等2022/7/176二 運用核物理領域2022/7/177核碰撞的物理研討二 運用三維成像技術2022/7/178采用TOF技術的相機，其發射

2、器經過向目的發出振幅經過調制的出射光信號，再經過探測器接遭到目的反射的入射光，經過出射光與入射光的相位差可以計算出飛行的時間，結合光速，算出相機到目的的間隔。攝像機上每個像素都接納到相應的間隔信號，得出三維圖像。二 運用三維相機2022/7/179二 運用測速儀： 雷達 激光 紅外線 聲波等 2022/7/1710二 運用警用的測速儀分固定和流動兩種2022/7/1711三 超聲波TOF測距 超聲波測距主要運用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業現場，例如：液位、井深、管道長度等場所。2022/7/1712 超聲波發生器的內部構造有兩個壓電晶片和一個共振板，當它的兩極外加上固有振蕩頻率的脈沖電

3、壓時壓電晶片會發生共振并產生超聲波。假設共振板接納到超聲波時，也會迫使壓電晶片產生振動，反過來將機械能轉換為電信號，成為超聲波接納器。在超聲波測距電路中，發射端延續輸出一系列脈沖方波，然后判別接納端，實現超聲測距普通有以下兩種方法：讀取輸出端脈沖電壓的平均值，該電壓(其幅值根本固定)與間隔成正比，丈量電壓即可測得間隔；丈量輸出脈沖的寬度，即發射超聲波與接納超聲波的時間間隔t，故被測間隔為S=v*t2。2022/7/1713超聲波TOF測距系統原理圖四 超聲波TOF影響要素及最新技術信號：調制信號的頻率、波長、波形等計時：計時器觸發的方式、時鐘偏移、計時器誤差等環境：溫度、機械系統振動噪聲、空氣

4、傳播介質等2022/7/1714時鐘偏移：是指時鐘信號到達數字電路各個部分所用時間的差別。超聲波測距系統幾種常用的信號脈沖2022/7/1715觸發信號：門閥值法 矩形波法2022/7/1716 溫度上升，空氣分子的密集程度就變化，而聲波傳播速度與介質有關，試想下在水里和在空氣中聲波傳播速度的差別。介質物質分子越密集，聲波傳播速度就越快，到真空中就沒法傳播了。 所以不同的實驗環境，誤差大小也不同。2022/7/1717四 超聲波TOF影響要素及最新技術四 超聲波TOF影響要素及最新技術 時鐘偏移問題 為了實現時鐘同步，TOF測距方法采用了時鐘偏移量來處理時鐘同步問題。但由于TOF測距方法的時間

5、依賴于本地和遠程節點，測距精度容易受兩端節點中時鐘偏移量的影響。為了減少此類錯誤的影響，采用反向丈量方法，即遠程節點發送數據包，本地節點接納數據包，并自動呼應，經過平均在正向和反向所得的平均值，減少對任何時鐘偏移量的影響，從而減少測距誤差。2022/7/1718最新技術2022/7/1719 雙向回波法是一種對丈量系統的電路延遲進展標定的方法，他能得到待測時間間隔的起點。超聲波傳感器A與B面對面放置。假定A為發射頭，其發射信號傳播到B端被接納。同時B將超聲波反射后傳到A被接納。圖中上方的波形為外部介質中傳播的真實超聲波信號，分別為A剛發射的波形、傳到B處的波形和前往至A端的波形。2022/7/

6、1720為方便起見，將波形的峰值點作為發射和到達時辰，那么圖中兩波形間t0為超聲波真實的傳播時間。由于電路延遲的影響，發出鼓勵脈沖的起始時辰與發射時辰之間存在固定電路延遲 1，B接納端接納到波形時辰與到達時辰存在接納延遲1 ，A接納端存在接納延遲時間誤差1.以鼓勵脈沖的起始時辰為時間零點。那么B端接納到波形的時辰為 1+t0+ 2，A端接納到回波的時辰為1+2t0+ 1。兩者差值t1=t0+ 1- 2 。由于不同的接納板延遲存在差別， 1-2 不一定為0.此時，選B為發射端，上述方法二次丈量，那么A接納到波形的時辰為 2+t0+ 1， 2為發射延遲。B接納回波信號時辰為 2+2t0+ 2 。兩

7、者差值為t2=t0+ 2-1。兩探頭之間超聲波真實的飛行時間t0=t1+t2/2兩探頭接納延遲的差值為 12= 1- 2= t1-t2/2 最新技術2022/7/1721 基于雙向回波法的超聲波飛行時間間隔丈量系統由硬件平臺和軟件模塊構成。硬件平臺包括進展聲電信號轉換的超聲波探頭、超聲波發射電路、超聲波接納放大電路、帶通濾波器、Arm控制和AD采集；軟件模塊包括采集卡設置、采集顯示、數據處置等。2022/7/1722最新技術2022/7/1723最新技術2022/7/1724最新技術五 TOF與三維圖像成型2022/7/17252022/7/1726五 TOF與三維圖像成型 隨著科技的開展，傳感器技術會愈發敏感，新的信息采集技術以及處置系統誤差的方法也會被運用，會大大提高圖像的分辨率，包含更多的圖像信息。 TOF三維圖像未來