9、智能传感器：原理、组成与关键技术解析

智能传感器：原理、组成与关键技术解析

1. 激光测距传感器原理

激光测距传感器主要有脉冲激光测距传感器、相位激光测距传感器和三角测量激光测距传感器三种，它们的原理各有不同：
- 脉冲激光测距传感器 ：若光脉冲从发出到返回被接收的时间为 $t$，光的传播速度为 $c$，则激光传感器与被测物体之间的距离 $L$ 可由公式 $L = \frac{ct}{2}$ 得出。
- 相位激光测距传感器 ：对发射激光的强度进行调制，利用调制信号在激光空间传播时的相位变化，根据调制波的波长计算相位延迟所代表的距离，采用相位延迟测量的间接方法替代激光往返时间的直接测量来实现测距，精度可达毫米级。
- 三角测量激光测距传感器 ：激光发出的光经会聚透镜聚焦后入射到被测物体表面，接收透镜接收入射光点的散射光并将其成像在光电位置探测器的敏感表面。当物体移动时，通过成像表面上光斑的位移计算物体移动的相对距离，分辨率非常高，可达微米级。

2. 智能传感器概述

智能传感器（Smart Sensor 或 Intelligent Sensor）最早由美国国家航空航天局（NASA）在 1978 年开发。航天器上需要大量传感器不断向地面发送温度、位置、速度和姿态等数据信息，使用大型计算机同时处理如此复杂的数据较为困难。为避免数据丢失并降低成本，需要能与计算机集成的智能传感器。

智能传感器是具有信息检测、信息处理、信息存储、逻辑思维和判断功能的传感器，它不仅具备传统传感器的各种功能，还拥有数据处理、故障诊断、非线性处理、自校正、自调整和人机通信等功能，是微电子