Wiadomości - czujnik DTOF: zasada pracy i kluczowe elementy.

Subskrybuj nasze media społecznościowe w celu uzyskania szybkiego postu

Technologia bezpośredniego czasu lotu (DTOF) jest innowacyjnym podejściem do precyzyjnego pomiaru czasu lotu światła, wykorzystującą metodę skorelowanej czasowej liczby fotonów (TCSPC). Ta technologia jest integralna z różnymi aplikacjami, od wykrywania bliskości elektroniki użytkowej po zaawansowane systemy lidarowe w aplikacjach motoryzacyjnych. U podstaw systemów DTOF składają się z kilku kluczowych elementów, z których każdy odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu dokładnych pomiarów odległości.

Podstawowe elementy systemów DTOF

Kierowca laserowy i laser

Sterownik laserowy, kluczowa część obwodu nadajnika, generuje cyfrowe sygnały impulsu do sterowania emisją lasera za pomocą przełączania MOSFET. Szczególnie laseryLasery emitujące powierzchnię wnęki pionowej(VCSELS), są preferowane ze względu na ich wąskie spektrum, wysoką intensywność energii, możliwości szybkiej modulacji i łatwość integracji. W zależności od zastosowania długości fal 850 nm lub 940 nm są wybierane do równowagi między pikami absorpcji widma słonecznego a wydajnością kwantową czujnika.

Przekazywanie i odbieranie optyki

Po stronie nadawania prosta soczewka optyczna lub kombinacja soczewek kolimacyjnych i dyfrakcyjnych elementów optycznych (DI) kieruje wiązką lasera w pożądanym polu widzenia. Optyka odbierająca, mającą na celu zebranie światła w docelowym polu widzenia, korzysta z soczewek z niższymi numerami F i wyższym względnym oświetleniem, wraz z filtrami wąskimi w celu wyeliminowania obcych zakłóceń światła.

Czujniki spad i sipm

Diody lawinowe jednoosotonowe (SPAD) i fotoptomultipliery krzemu (SIPM) są głównymi czujnikami w systemach DTOF. SPAD wyróżniają się ich zdolnością do reagowania na pojedyncze fotony, wywołując silny prąd lawinowy za pomocą jednego fotonu, co czyni je idealnymi do bardzo precyzyjnych pomiarów. Jednak ich większy rozmiar pikseli w porównaniu z tradycyjnymi czujnikami CMOS ogranicza rozdzielczość przestrzenną systemów DTOF.

Czujnik CMOS w porównaniu do czujnika SPAD

Konwerter czasu do cyfr (TDC)

Obwód TDC tłumaczy sygnały analogowe na sygnały cyfrowe reprezentowane przez czas, przechwytując dokładny moment, który rejestrowany jest każdy impuls fotonu. Ta dokładność ma kluczowe znaczenie dla określania pozycji obiektu docelowego na podstawie histogramu zarejestrowanych impulsów.

Badanie parametrów wydajności DTOF

Zakres wykrywania i dokładność

Zakres wykrywania systemu DTOF teoretycznie rozciąga się tak daleko, jak jego impulsy światła mogą podróżować i odbić się z powrotem do czujnika, zidentyfikowanego wyraźnie na podstawie hałasu. W przypadku elektroniki użytkowej koncentruje się często w zakresie 5 mln, wykorzystując VCSELS, podczas gdy aplikacje motoryzacyjne mogą wymagać zakresów wykrywania 100 m lub więcej, wymagając różnych technologii, takich jak EEL lubLasery światłowodowe.

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o produkcie

Maksymalny jednoznaczny zasięg

Maksymalny zakres bez dwuznaczności zależy od przedziału między emitowanymi impulsami i częstotliwości modulacji lasera. Na przykład przy częstotliwości modulacji 1 MHz jednoznaczny zasięg może osiągnąć do 150 m.

Precyzja i błąd

Precyzja w systemach DTOF jest z natury ograniczona szerokością impulsu lasera, podczas gdy błędy mogą wynikać z różnych niepewności w komponentach, w tym sterownika lasera, odpowiedzi czujnika SPAD i dokładności obwodu TDC. Strategie takie jak zastosowanie referencyjnego SPAD mogą pomóc złagodzić te błędy, ustanawiając linię bazową dla czasu i odległości.

Hałas i odporność na zakłócenia

Systemy DTOF muszą walczyć z szumem tła, szczególnie w silnych środowiskach świetlnych. Techniki takie jak stosowanie wielu pikseli SPAD o różnych poziomach tłumienia mogą pomóc w zarządzaniu tym wyzwaniem. Ponadto zdolność DTOF do rozróżnienia od odbicia bezpośrednich i wielościeżkowych zwiększa jego odporność na zakłócenia.

Rozdzielczość przestrzenna i zużycie energii

Postępy w technologii czujników SPAD, takie jak przejście od oświetlenia przednich (FSI) do procesów oświetlenia z tyłu (BSI), znacznie poprawiły szybkości absorpcji fotonu i wydajność czujnika. Postęp ten, w połączeniu z pulsacyjnym charakterem systemów DTOF, powoduje niższe zużycie energii w porównaniu z systemami fal ciągłych, takich jak ITOF.

Przyszłość technologii DTOF

Pomimo wysokich barier technicznych i kosztów związanych z technologią DTOF, jego zalety dokładności, zasięgu i wydajności energetycznej sprawiają, że jest obiecującym kandydatem do przyszłych zastosowań w różnych dziedzinach. W miarę ewolucji technologii czujników i projektowania obwodów elektronicznych, systemy DTOF są gotowe do szerszego wdrażania, napędzania innowacji w zakresie elektroniki użytkowej, bezpieczeństwa samochodowego i nie tylko.

Ze strony internetowej02.02 TOF 系统第二章 DTOF 系统-超光 szybciej niż światło (szybciej niż świat.net)
autor: Chao Guang

Zastrzeżenie:

Niniejszym oświadczamy, że niektóre obrazy wyświetlane na naszej stronie są zbierane z Internetu i Wikipedii, w celu promowania edukacji i udostępniania informacji. Szanujemy prawa własności intelektualnej wszystkich twórców. Korzystanie z tych obrazów nie jest przeznaczone do zysku komercyjnego.
Jeśli uważasz, że którąkolwiek z używanych treści narusza twoje prawa autorskie, skontaktuj się z nami. Jesteśmy bardziej niż gotowi podjąć odpowiednie środki, w tym usuwanie obrazów lub zapewnienie właściwego przypisania, aby zapewnić zgodność z przepisami i przepisami dotyczącymi własności intelektualnej. Naszym celem jest utrzymanie platformy bogatej w treści, uczciwe i szanuje prawa własności intelektualnej innych osób.
Skontaktuj się z nami na następujący adres e -mail:sales@lumispot.cn. Zobowiązujemy się do podjęcia natychmiastowych działań po otrzymaniu jakichkolwiek powiadomień i gwarantuje 100% współpracy w celu rozwiązania takich problemów.