红外测距及其应用研究

编号

南京航空航天大学

毕业论文题目红外测距及其应用研究

学生姓名王程一

学号030810217

学院自动化学院

专业自动化

班级0308102

指导教师章海清副教授

二〇一二年六月

南京航空航天大学

本科毕业设计（论文）诚信承诺书

本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：红外测距及其应用研究）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名：年月日（学号）：

红外测距及其应用研究

摘要

红外测距、超声波测距和激光测距为目前测距领域三大测距方式。本文主要研究利用红外测距对某种密闭容器内的液体高度进行检测的可行性。GP2Y0A21红外测距传感器是夏普公司生产的，十分常用的一款传感器。它采用了三角测量原理，具有很强的适应性与抗干扰性，目前主要运用于机器人、壁障小车等作为辅助传感器使用。但作为一种测距传感器却几乎没有人研究过其测距特性。结合毕业设计所要达到的目的，搭建实验平台，创建实验环境，用大量的实验说明其测距特性，应用范围。再引入单片机，构建基于GP2Y0A21红外测距传感器的测距系统，对传感器的输出型号进行线性化、滤波等处理，最终于数码管上显示较为精确的测距结果。最后将其应用到液体液面，并在其中间加装玻璃板，已验证其对密闭容器内的液体液面高度检测的可行性。

关键词：红外测距，三角测量，线性化，滤波。

Infrared Distance Measurement and Its Application

Abstract

Infrared ranging,ultrasonic ranging,and laser ranging is three ranging way in ranging field. This paper studies the use of infrared distance the height of liquid to test the feasibility of some kind of airtight container.GP2Y0A21infrared distance sensor is Sharp Corporation’s production,is very commonly used in the sensor field.It uses the triangulation principle,has a strong adaptability and anti-interference,mainly used as an auxiliary sensor used in robotics,barrier car and so on.But as a ranging sensor,almost no one has studied it’s location characteristic.I will build the experiment platform,creating the experimental environment,with a large number of experiments show its location characteristics,application scope,combining graduation design to achieve the purpose. Re-introduction of microcontroller build GP2Y0A21infrared distance sensor-based ranging system, the output of the sensor model linearization,filtering and processing,culminating in a more precise distance measurement results displayed on the digital tube.Finally,its application to the liquid surface,and installation of glass between which has to verify its feasibility within the sealed container of liquid liquid level detection.

Key Words：Infrared distance measurement;Triangulation;Linearization;Filter.

目录

摘要 (i)

Abstract (ii)

第一章引言 (3)

1.1红外线简介 (3)

1.2红外技术的发展 (3)

1.3红外技术的现状 (4)

1.4红外技术的研究方向 (5)

第二章课题研究内容及采用方法 (6)

2.1课题背景 (6)

2.2研究目的 (6)

2.3研究内容和拟采用的方法 (6)

2.3.1完成毕业设计要研究的问题 (6)

2.3.2拟采用的方法 (6)

第三章红外测距传感器的选择 (7)

3.1红外测距原理分类 (7)

3.2红外传感器的分类 (8)

3.2.1热传感器 (8)

3.2.2光子传感器 (9)

3.3红外测距传感器的选择 (10)

第四章GP2Y0A21红外测距传感器 (12)

4.1GP2Y0A21参数 (12)

4.1.1外形尺寸与接线图 (12)

4.1.2其内部电路示意图 (12)

4.1.3技术规格 (13)

4.2夏普红外测距传感器原理（三角测量） (13)

4.2.1三角测距原理 (13)

4.2.2位置敏感器件PSD (14)