Abonneer u op onze sociale media voor snelle berichten
Direct Time-of-Flight (dTOF)-technologie is een innovatieve benadering om de vliegtijd van licht nauwkeurig te meten, met behulp van de Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC)-methode. Deze technologie is een integraal onderdeel van een verscheidenheid aan toepassingen, van nabijheidsdetectie in consumentenelektronica tot geavanceerde LiDAR-systemen in autotoepassingen. In de kern bestaan dTOF-systemen uit verschillende belangrijke componenten, die elk een cruciale rol spelen bij het garanderen van nauwkeurige afstandsmetingen.
De kerncomponenten van dTOF-systemen
Laserstuurprogramma en laser
De laserdriver, een cruciaal onderdeel van het zendercircuit, genereert digitale pulssignalen om de emissie van de laser te regelen via MOSFET-schakeling. Lasers, vooralVerticale holte-oppervlakte-emitterende lasers(VCSEL's) hebben de voorkeur vanwege hun smalle spectrum, hoge energie-intensiteit, snelle modulatiemogelijkheden en gemakkelijke integratie. Afhankelijk van de toepassing worden golflengten van 850 nm of 940 nm geselecteerd om een evenwicht te vinden tussen de absorptiepieken in het zonnespectrum en de kwantumefficiëntie van de sensor.
Zend- en ontvangstoptiek
Aan de zendzijde richt een eenvoudige optische lens of een combinatie van collimerende lenzen en diffractieve optische elementen (DOE's) de laserstraal over het gewenste gezichtsveld. De ontvangende optica, gericht op het verzamelen van licht binnen het gezichtsveld, profiteert van lenzen met lagere F-getallen en hogere relatieve verlichting, naast smalbandfilters om externe lichtinterferentie te elimineren.
SPAD- en SiPM-sensoren
Single-photon lawinediodes (SPAD) en siliciumfotomultipliers (SiPM) zijn de primaire sensoren in dTOF-systemen. SPAD's onderscheiden zich door hun vermogen om op afzonderlijke fotonen te reageren en met slechts één foton een sterke lawinestroom te veroorzaken, waardoor ze ideaal zijn voor uiterst nauwkeurige metingen. Hun grotere pixelgrootte in vergelijking met traditionele CMOS-sensoren beperkt echter de ruimtelijke resolutie van dTOF-systemen.
Tijd-naar-digitaal-omzetter (TDC)
Het TDC-circuit vertaalt analoge signalen in digitale signalen die worden weergegeven door de tijd, en legt het precieze moment vast waarop elke fotonpuls wordt geregistreerd. Deze nauwkeurigheid is cruciaal voor het bepalen van de positie van het doelobject op basis van het histogram van opgenomen pulsen.
dTOF-prestatieparameters verkennen
Detectiebereik en nauwkeurigheid
Het detectiebereik van een dTOF-systeem reikt theoretisch zo ver als de lichtpulsen kunnen reizen en teruggekaatst kunnen worden naar de sensor, duidelijk herkenbaar aan ruis. Voor consumentenelektronica ligt de focus vaak binnen een bereik van 5 meter, waarbij gebruik wordt gemaakt van VCSEL's, terwijl toepassingen in de automobielsector mogelijk detectiebereiken van 100 meter of meer vereisen, waardoor verschillende technologieën nodig zijn, zoals EEL's offiber lasers.
klik hier voor meer informatie over het product
Maximaal eenduidig bereik
Het maximale bereik hangt zonder dubbelzinnigheid af van het interval tussen de uitgezonden pulsen en de modulatiefrequentie van de laser. Met een modulatiefrequentie van 1 MHz kan het eenduidige bereik bijvoorbeeld oplopen tot 150 meter.
Precisie en fout
De precisie in dTOF-systemen wordt inherent beperkt door de pulsbreedte van de laser, terwijl fouten kunnen voortkomen uit verschillende onzekerheden in de componenten, waaronder de laserdriver, de SPAD-sensorrespons en de nauwkeurigheid van het TDC-circuit. Strategieën zoals het gebruik van een referentie-SAD kunnen deze fouten helpen verminderen door een basislijn voor timing en afstand vast te stellen.
Ruis- en interferentieweerstand
dTOF-systemen hebben te maken met achtergrondgeluid, vooral in omgevingen met veel licht. Technieken zoals het gebruik van meerdere SPAD-pixels met verschillende verzwakkingsniveaus kunnen deze uitdaging helpen beheersen. Bovendien vergroot het vermogen van dTOF om onderscheid te maken tussen directe en multipath-reflecties de robuustheid ervan tegen interferentie.
Ruimtelijke resolutie en stroomverbruik
Vooruitgang in de SPAD-sensortechnologie, zoals de overgang van processen voor verlichting aan de voorzijde (FSI) naar processen voor verlichting aan de achterkant (BSI), hebben de fotonabsorptiesnelheid en de sensorefficiëntie aanzienlijk verbeterd. Deze vooruitgang, gecombineerd met het gepulseerde karakter van dTOF-systemen, resulteert in een lager energieverbruik vergeleken met continue golfsystemen zoals iTOF.
De toekomst van dTOF-technologie
Ondanks de hoge technische barrières en kosten die met dTOF-technologie gepaard gaan, maken de voordelen op het gebied van nauwkeurigheid, bereik en energie-efficiëntie het tot een veelbelovende kandidaat voor toekomstige toepassingen op diverse gebieden. Naarmate de sensortechnologie en het ontwerp van elektronische circuits zich blijven ontwikkelen, zijn dTOF-systemen klaar voor bredere acceptatie, waardoor innovaties op het gebied van consumentenelektronica, autoveiligheid en daarbuiten worden gestimuleerd.
- Van de webpagina02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 Sneller dan licht (faster-than-light.net)
- door de auteur: Chao Guang
Vrijwaring:
- Wij verklaren hierbij dat sommige van de op onze website weergegeven afbeeldingen afkomstig zijn van internet en Wikipedia, met als doel het bevorderen van educatie en het delen van informatie. Wij respecteren de intellectuele eigendomsrechten van alle makers. Het gebruik van deze afbeeldingen is niet bedoeld voor commercieel gewin.
- Als u van mening bent dat de gebruikte inhoud uw auteursrecht schendt, neem dan contact met ons op. We zijn meer dan bereid om passende maatregelen te nemen, waaronder het verwijderen van afbeeldingen of het verstrekken van de juiste bronvermelding, om ervoor te zorgen dat de wet- en regelgeving op het gebied van intellectueel eigendom wordt nageleefd. Ons doel is om een platform te behouden dat rijk is aan inhoud, eerlijk is en de intellectuele eigendomsrechten van anderen respecteert.
- Neem dan contact met ons op via het volgende e-mailadres:sales@lumispot.cn. Wij verbinden ons ertoe onmiddellijk actie te ondernemen na ontvangst van een melding en garanderen 100% medewerking bij het oplossen van dergelijke problemen.
Posttijd: 07-maart-2024