Hãy theo dõi chúng tôi trên mạng xã hội để nhận bài đăng nhanh chóng!
Công nghệ đo thời gian bay trực tiếp (dTOF) là một phương pháp tiên tiến để đo chính xác thời gian bay của ánh sáng, sử dụng phương pháp đếm photon đơn tương quan thời gian (TCSPC). Công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng, từ cảm biến khoảng cách trong thiết bị điện tử tiêu dùng đến các hệ thống LiDAR tiên tiến trong ứng dụng ô tô. Về cơ bản, hệ thống dTOF bao gồm một số thành phần chính, mỗi thành phần đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo đo khoảng cách chính xác.
Các thành phần cốt lõi của hệ thống dTOF
Bộ điều khiển Laser và Laser
Mạch điều khiển laser, một phần quan trọng của mạch phát, tạo ra các tín hiệu xung kỹ thuật số để điều khiển sự phát xạ của laser thông qua chuyển mạch MOSFET. Laser, đặc biệt làLaser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng(VCSEL) được ưa chuộng nhờ phổ hẹp, cường độ năng lượng cao, khả năng điều biến nhanh và dễ tích hợp. Tùy thuộc vào ứng dụng, bước sóng 850nm hoặc 940nm được lựa chọn để cân bằng giữa các đỉnh hấp thụ quang phổ mặt trời và hiệu suất lượng tử của cảm biến.
Quang học truyền và nhận
Ở phía phát, một thấu kính quang học đơn giản hoặc sự kết hợp giữa các thấu kính chuẩn trực và các phần tử quang học nhiễu xạ (DOE) sẽ hướng chùm tia laser đi qua trường nhìn mong muốn. Hệ thống quang học thu, nhằm mục đích thu thập ánh sáng trong trường nhìn mục tiêu, được hưởng lợi từ các thấu kính có chỉ số F thấp hơn và độ chiếu sáng tương đối cao hơn, cùng với các bộ lọc băng hẹp để loại bỏ nhiễu ánh sáng không cần thiết.
Cảm biến SPAD và SiPM
Điốt thác đơn photon (SPAD) và bộ nhân quang silicon (SiPM) là các cảm biến chính trong hệ thống dTOF. SPAD nổi bật nhờ khả năng phản ứng với các photon đơn lẻ, tạo ra dòng điện thác mạnh chỉ với một photon, lý tưởng cho các phép đo độ chính xác cao. Tuy nhiên, kích thước điểm ảnh lớn hơn so với các cảm biến CMOS truyền thống hạn chế độ phân giải không gian của hệ thống dTOF.
Bộ chuyển đổi thời gian sang kỹ thuật số (TDC)
Mạch TDC chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số được biểu diễn bằng thời gian, ghi lại chính xác thời điểm mỗi xung photon được thu nhận. Độ chính xác này rất quan trọng để xác định vị trí của vật thể mục tiêu dựa trên biểu đồ tần suất của các xung được ghi lại.
Khám phá các thông số hiệu suất dTOF
Phạm vi và độ chính xác phát hiện
Về mặt lý thuyết, phạm vi phát hiện của hệ thống dTOF mở rộng đến mức các xung ánh sáng có thể truyền đi và phản xạ trở lại cảm biến, được phân biệt rõ ràng với nhiễu. Đối với thiết bị điện tử tiêu dùng, trọng tâm thường nằm trong phạm vi 5m, sử dụng VCSEL, trong khi các ứng dụng ô tô có thể yêu cầu phạm vi phát hiện từ 100m trở lên, đòi hỏi các công nghệ khác như EEL hoặc...laser sợi quang.
Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về sản phẩm
Phạm vi không gây nhầm lẫn tối đa
Phạm vi tối đa không gây nhầm lẫn phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa các xung phát ra và tần số điều chế của laser. Ví dụ, với tần số điều chế 1MHz, phạm vi không gây nhầm lẫn có thể đạt tới 150m.
Độ chính xác và sai số
Độ chính xác trong các hệ thống dTOF vốn dĩ bị giới hạn bởi độ rộng xung của laser, trong khi sai số có thể phát sinh từ nhiều yếu tố không chắc chắn trong các thành phần, bao gồm bộ điều khiển laser, phản hồi của cảm biến SPAD và độ chính xác của mạch TDC. Các chiến lược như sử dụng SPAD tham chiếu có thể giúp giảm thiểu những sai số này bằng cách thiết lập đường cơ sở cho thời gian và khoảng cách.
Khả năng chống nhiễu và tiếng ồn
Hệ thống dTOF phải đối mặt với nhiễu nền, đặc biệt là trong môi trường ánh sáng mạnh. Các kỹ thuật như sử dụng nhiều điểm ảnh SPAD với mức suy giảm khác nhau có thể giúp giải quyết thách thức này. Ngoài ra, khả năng phân biệt giữa phản xạ trực tiếp và phản xạ đa đường của dTOF giúp tăng cường khả năng chống nhiễu.
Độ phân giải không gian và mức tiêu thụ điện năng
Những tiến bộ trong công nghệ cảm biến SPAD, chẳng hạn như sự chuyển đổi từ quy trình chiếu sáng mặt trước (FSI) sang chiếu sáng mặt sau (BSI), đã cải thiện đáng kể tỷ lệ hấp thụ photon và hiệu suất cảm biến. Sự tiến bộ này, kết hợp với bản chất xung của hệ thống dTOF, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng thấp hơn so với các hệ thống sóng liên tục như iTOF.
Tương lai của công nghệ dTOF
Mặc dù công nghệ dTOF có những rào cản kỹ thuật và chi phí cao, nhưng những ưu điểm về độ chính xác, phạm vi và hiệu quả năng lượng khiến nó trở thành ứng cử viên đầy triển vọng cho các ứng dụng trong tương lai ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Khi công nghệ cảm biến và thiết kế mạch điện tử tiếp tục phát triển, hệ thống dTOF đang sẵn sàng được ứng dụng rộng rãi hơn, thúc đẩy những đổi mới trong thiết bị điện tử tiêu dùng, an toàn ô tô và nhiều lĩnh vực khác.
- Từ trang web02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 Nhanh hơn ánh sáng (faster-than-light.net)
- Tác giả: Chao Guang
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm:
- Chúng tôi xin tuyên bố rằng một số hình ảnh hiển thị trên trang web của chúng tôi được thu thập từ Internet và Wikipedia, với mục đích thúc đẩy giáo dục và chia sẻ thông tin. Chúng tôi tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của tất cả các tác giả. Việc sử dụng những hình ảnh này không nhằm mục đích lợi nhuận thương mại.
- Nếu bạn cho rằng bất kỳ nội dung nào được sử dụng vi phạm bản quyền của bạn, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi sẵn sàng thực hiện các biện pháp thích hợp, bao gồm xóa hình ảnh hoặc cung cấp thông tin ghi nguồn chính xác, để đảm bảo tuân thủ luật và quy định về sở hữu trí tuệ. Mục tiêu của chúng tôi là duy trì một nền tảng giàu nội dung, công bằng và tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của người khác.
- Vui lòng liên hệ với chúng tôi qua địa chỉ email sau:sales@lumispot.cnChúng tôi cam kết sẽ hành động ngay lập tức khi nhận được bất kỳ thông báo nào và đảm bảo hợp tác 100% trong việc giải quyết mọi vấn đề như vậy.
Thời gian đăng bài: 07/03/2024