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Die DTOF-Technologie (Direct-Flugzeit) ist ein innovativer Ansatz, um die Flugzeit des Lichts präzise zu messen, wobei die TCSPC-Methode (Zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung) verwendet wird. Diese Technologie ist ein wesentlicher Bestandteil einer Vielzahl von Anwendungen, von der Proximity -Sensing in der Unterhaltungselektronik bis hin zu fortschrittlichen Lidar -Systemen in Automobilanwendungen. In seinem Kern bestehen DTOF -Systeme aus mehreren Schlüsselkomponenten, die jeweils eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung genauer Distanzmessungen spielen.
Die Kernkomponenten von DTOF -Systemen
Laserfahrer und Laser
Der Lasertreiber, ein entscheidender Teil des Senderkreislaufs, erzeugt digitale Impulssignale, um die Emission des Lasers über MOSFET -Schalten zu steuern. Vor allem LaserVertikale Hohlraumoberfläche emittierende Laser(VCSELS) werden für ihr enges Spektrum, ihre hohe Energieintensität, ihre schnellen Modulation und einfache Integration bevorzugt. Abhängig von der Anwendung werden Wellenlängen von 850 nm oder 940 nm ausgewählt, um zwischen den Absorptionspeaks der Solarzspektrum und der Sensorquanteneffizienz auszugleichen.
Optik übertragen und erhalten
Auf der Senderseite lenkt eine einfache optische Linse oder eine Kombination aus Kollimierungslinsen und diffraktiven optischen Elementen (DO) den Laserstrahl über das gewünschte Sichtfeld. Die empfangende Optik, die darauf abzielt, Licht im Sichtfeld der Ziele zu sammeln, profitieren von Linsen mit niedrigeren F-Zahlen und höheren relativen Beleuchtung sowie Schmalbandfilter, um fremde Lichtstörungen zu beseitigen.
Spad- und SIPM -Sensoren
Single-Photon-Avalanche-Dioden (SPAD) und Siliziumphotomultiplierer (SIPM) sind die Hauptsensoren in DTOF-Systemen. SPADs zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, auf einzelne Photonen zu reagieren, und löst einen starken Lawinenstrom mit nur einem Photon aus, wodurch sie ideal für hochpräzise Messungen sind. Ihre größere Pixelgröße im Vergleich zu herkömmlichen CMOS -Sensoren begrenzt jedoch die räumliche Auflösung von DTOF -Systemen.
Time-to-Digital Converter (TDC)
Die TDC -Schaltung übersetzt analoge Signale in digitale Signale, die durch die Zeit dargestellt werden, und erfasst den genauen Moment, den jeder Photonenimpuls aufgezeichnet hat. Diese Genauigkeit ist entscheidend für die Bestimmung der Position des Zielobjekts basierend auf dem Histogramm der aufgezeichneten Impulse.
Erforschung der DTOF -Leistungsparameter
Erkennungsbereich und Genauigkeit
Der Erkennungsbereich eines DTOF -Systems erstreckt sich theoretisch so weit, dass seine leichten Impulse reisen und wieder auf den Sensor reflektiert werden können, der deutlich von Rauschen identifiziert wird. Für die Unterhaltungselektronik liegt der Fokus häufig in einem Bereich von 5 m, wobei VCSELS verwendet wird, während Automobilanwendungen möglicherweise Erkennungsbereiche von 100 m oder mehr erfordern, was unterschiedliche Technologien wie EELs oder EELs erfordertFaserlaser.
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Maximal eindeutiger Bereich
Der maximale Bereich ohne Mehrdeutigkeit hängt vom Intervall zwischen emittierten Impulsen und der Modulationsfrequenz des Lasers ab. Beispielsweise kann der eindeutige Bereich mit einer Modulationsfrequenz von 1 MHz bis zu 150 m erreichen.
Präzision und Fehler
Die Präzision in DTOF -Systemen ist von Natur aus durch die Impulsbreite des Lasers begrenzt, während Fehler aus verschiedenen Unsicherheiten in den Komponenten, einschließlich des Laser -Treibers, der Spadsensorantwort und der Genauigkeit des TDC -Schaltungsgenauigkeit, erfolgen können. Strategien wie die Verwendung eines Referenz -SPAD können dazu beitragen, diese Fehler zu mildern, indem eine Basis für Timing und Entfernung festgelegt wird.
Rauschen und Interferenzwiderstand
DTOF -Systeme müssen mit Hintergrundgeräuschen kämpfen, insbesondere in starken Lichtumgebungen. Techniken wie die Verwendung mehrerer Spadpixel mit unterschiedlichen Abschwächungsniveaus können dazu beitragen, diese Herausforderung zu verwalten. Darüber hinaus verbessert die Fähigkeit von DTOF, zwischen direkten und Multipath -Reflexionen zu unterscheiden, seine Robustheit gegen Störungen.
Räumliche Auflösung und Stromverbrauch
Fortschritte in der SPAD-Sensor-Technologie, wie der Übergang von der Vorderseite (FSI) zu BSI-Prozessen (Rückseite), haben die Photonenabsorptionsraten und die Sensoreffizienz erheblich verbessert. Dieser Fortschritt in Kombination mit der gepulsten Natur von DTOF -Systemen führt zu einem geringeren Stromverbrauch im Vergleich zu kontinuierlichen Wellensystemen wie ITOF.
Die Zukunft der DTOF -Technologie
Trotz der hohen technischen Hindernisse und Kosten, die mit der DTOF -Technologie verbunden sind, machen die Vorteile von Genauigkeit, Reichweite und Stromeffizienz es zu einem vielversprechenden Kandidaten für zukünftige Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Da sich die Sensortechnologie und das elektronische Schaltungsdesign weiterentwickeln, sind DTOF -Systeme für eine breitere Akzeptanz und die Innovationen in der Unterhaltungselektronik, die Sicherheit von Automobilen und darüber hinaus bereit.
- Von der Webseite02.02 TOF 系统 第二章 dtof 系统-超光 schneller als Licht (schneller als light.net)
- vom Autor: Chao Guang
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Postzeit: März 07-2024