Subscríbete ás nosas redes sociais para obter publicacións rápidas
A tecnoloxía de tempo de voo directo (dTOF) é unha innovadora estratexia para medir con precisión o tempo de voo da luz, utilizando o método de reconto de fotóns individuais correlacionado co tempo (TCSPC). Esta tecnoloxía é fundamental para unha variedade de aplicacións, desde a detección de proximidade en electrónica de consumo ata os sistemas LiDAR avanzados en aplicacións automotrices. No seu núcleo, os sistemas dTOF constan de varios compoñentes clave, cada un dos cales desempeña un papel crucial para garantir medicións de distancia precisas.
Os compoñentes principais dos sistemas dTOF
Controlador láser e láser
O controlador láser, unha parte fundamental do circuíto transmisor, xera sinais de pulso dixitais para controlar a emisión do láser mediante a conmutación MOSFET. Os láseres, en particularLáseres de emisión superficial de cavidade vertical(VCSEL) son os preferidos polo seu espectro estreito, a súa alta intensidade enerxética, as súas rápidas capacidades de modulación e a súa facilidade de integración. Dependendo da aplicación, selecciónanse lonxitudes de onda de 850 nm ou 940 nm para equilibrar entre os picos de absorción do espectro solar e a eficiencia cuántica do sensor.
Óptica de transmisión e recepción
No lado transmisor, unha lente óptica simple ou unha combinación de lentes colimadoras e elementos ópticos difractivos (DOE) dirixe o raio láser a través do campo de visión desexado. A óptica receptora, destinada a recoller a luz dentro do campo de visión obxectivo, benefíciase de lentes con números F máis baixos e maior iluminación relativa, xunto con filtros de banda estreita para eliminar a interferencia de luz estraña.
Sensores SPAD e SiPM
Os díodos de avalancha dun só fotón (SPAD) e os fotomultiplicadores de silicio (SiPM) son os sensores principais nos sistemas dTOF. Os SPAD distínguense pola súa capacidade de responder a fotóns individuais, desencadeando unha forte corrente de avalancha cun só fotón, o que os fai ideais para medicións de alta precisión. Non obstante, o seu maior tamaño de píxel en comparación cos sensores CMOS tradicionais limita a resolución espacial dos sistemas dTOF.
Conversor de tempo a dixital (TDC)
O circuíto TDC traduce os sinais analóxicos en sinais dixitais representados polo tempo, capturando o momento preciso en que se rexistra cada pulso de fotóns. Esta precisión é crucial para determinar a posición do obxecto obxectivo en función do histograma dos pulsos rexistrados.
Explorando os parámetros de rendemento de dTOF
Alcance e precisión de detección
O rango de detección dun sistema dTOF esténdese teoricamente ata onde os seus pulsos de luz poden viaxar e ser reflectidos de volta ao sensor, identificados distintamente do ruído. Para a electrónica de consumo, o foco adoita estar dentro dun rango de 5 m, utilizando VCSELs, mentres que as aplicacións de automoción poden requirir rangos de detección de 100 m ou máis, o que require diferentes tecnoloxías como EELs ouláseres de fibra.
Fai clic aquí para obter máis información sobre o produto
Rango máximo inequívoco
O alcance máximo sen ambigüidade depende do intervalo entre os pulsos emitidos e da frecuencia de modulación do láser. Por exemplo, cunha frecuencia de modulación de 1 MHz, o alcance inequívoco pode chegar ata os 150 m.
Precisión e erro
A precisión nos sistemas dTOF está inherentemente limitada pola anchura do pulso do láser, mentres que os erros poden xurdir de diversas incertezas nos compoñentes, incluíndo o controlador do láser, a resposta do sensor SPAD e a precisión do circuíto TDC. Estratexias como o emprego dun SPAD de referencia poden axudar a mitigar estes erros establecendo unha liña base para o tempo e a distancia.
Resistencia ao ruído e ás interferencias
Os sistemas dTOF deben lidar co ruído de fondo, especialmente en contornas con moita luz. Técnicas como o uso de varios píxeles SPAD con diferentes niveis de atenuación poden axudar a xestionar este desafío. Ademais, a capacidade do dTOF para distinguir entre reflexións directas e multitraxectorias mellora a súa robustez fronte ás interferencias.
Resolución espacial e consumo de enerxía
Os avances na tecnoloxía de sensores SPAD, como a transición dos procesos de iluminación frontal (FSI) a iluminación traseira (BSI), melloraron significativamente as taxas de absorción de fotóns e a eficiencia dos sensores. Este progreso, combinado coa natureza pulsada dos sistemas dTOF, resulta nun menor consumo de enerxía en comparación cos sistemas de onda continua como o iTOF.
O futuro da tecnoloxía dTOF
Malia as elevadas barreiras técnicas e os custos asociados á tecnoloxía dTOF, as súas vantaxes en canto a precisión, alcance e eficiencia enerxética convértena nunha candidata prometedora para futuras aplicacións en diversos campos. A medida que a tecnoloxía de sensores e o deseño de circuítos electrónicos continúan evolucionando, os sistemas dTOF están preparados para unha adopción máis ampla, impulsando innovacións na electrónica de consumo, a seguridade automotriz e moito máis.
- Da páxina web02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 Faster than light (faster-than-light.net)
- do autor: Chao Guang
Aviso legal:
- Por medio da presente declaramos que algunhas das imaxes que se mostran no noso sitio web foron recollidas de Internet e da Wikipedia, co obxectivo de promover a educación e o intercambio de información. Respectamos os dereitos de propiedade intelectual de todos os creadores. O uso destas imaxes non ten como obxectivo obter beneficios comerciais.
- Se cres que algún dos contidos empregados infrinxe os teus dereitos de autor, ponte en contacto connosco. Estamos máis que dispostos a tomar as medidas axeitadas, como a eliminación de imaxes ou a atribución axeitada, para garantir o cumprimento das leis e regulamentos de propiedade intelectual. O noso obxectivo é manter unha plataforma rica en contido, xusta e que respecte os dereitos de propiedade intelectual doutras persoas.
- Póñase en contacto connosco no seguinte enderezo de correo electrónico:sales@lumispot.cnComprometémonos a tomar medidas inmediatas ao recibir calquera notificación e garantimos unha cooperación do 100 % na resolución de calquera destes problemas.
Data de publicación: 07-03-2024