水下测距/传感

电器工程 红外线的 超声波
2022-02-05 00:40:56

我正在从事大学的一个项目,其中包括 ROV。我试图想出一种简单的方法来创建一个距离感应系统,这不需要很多工作。一些非常简单的东西,可以测量到 20 厘米,具有公平的分辨率。

我研究过超声波,但显然它在水中效果不佳+防水很麻烦,红外线也不理想。我购买了一个探鱼器,这样我就可以使用传感器,但这也有很多障碍,即创建过滤器。

有什么简单的方法可以破解鱼探仪,或者使用 MCU 和传感器创建一个简单的传感单元?

4个回答

如果可以免除破解现成设备的要求,那么低成本且易于实施的距离传感器选项是:

  • 使用 405 纳米蓝色激光作为投影元件。这些在 eBay 上的售价约为 13 美元蓝紫激光模组 使用环氧树脂灌封胶来防水模块 - 镜头安装已经防水,不要在镜头上使用环氧树脂。
  • 或者,修改一个更便宜(在 eBay 上不到 5 美元)的 405 nm 5 mW 激光指示器,使其防水并拉出电源线。您可以尝试透明橡胶手术手套的手指,以获得可行的防水选项。
  • 扩大覆盖范围:使用平行棱镜分割激光束 - 5 向分割对于平面中的 5 束光束来说是理想的。
  • 使用光电晶体管或光电达林顿作为传感元件 - 选择在可见光谱的蓝色端具有良好灵敏度的部件
  • 将传感元件安装在靠近激光器的位置,指向与激光器相同的方向。
  • 为了提高选择性,在光电晶体管前面放置一个紫蓝色凝胶滤光片,以阻挡或显着衰减远离光谱所需 (405 nm) 部分的入射光。
  • 当激光 + 传感器组合接近任何反射或色散表面时,入射到光电晶体管上的蓝色 (405 nm) 光的强度会增加。即使表面没有镜面反射也会发生这种情况,因为由于散斑图案的形成,准直的激光束仍然会在源方向上反射回来。 激光接近传感器
  • 不幸的是,如果水具有显着的气泡活动或悬浮颗粒物,则这种方法将不起作用,因为即使前方没有固体反射面,散斑图案强度仍将保持高。
  • 尽管这听起来有点违反直觉,但 1 mW 蓝色激光在水中的反射信号强度通常足以被光电晶体管检测,即使没有激光入射的垂直反射表面 - 而直接反射是可能会压倒光电晶体管,因此需要采取适当的预防措施。
  • 校准光电晶体管上接收到的信号强度以获得距离,您就拥有了水下接近传感器。
  • 不要忘记使用环氧树脂灌封来防水所有暴露的电路迹线、组件、电线和连接。

为什么这在红外 LED 或激光不起作用的情况下有效:

  • 可见光谱的红色末端(以及更多的红外线)被水吸收的强度大约是紫色/蓝色的 100 倍: 水中的光吸收光谱 来自这篇文章

为什么这适用于激光但不一定适用于 UV LED:

  • 来自 LED 的光不是准直的,因此不会在返回方向上得到显着增强,而反射和衍射的组合通过散斑图案的形成导致准直激光束的这种返回信号的显着脉冲增强。

这款用于距离测量的水下超声波传感器可能正是您想要的。正如迈克尔卡拉斯指出的那样,超声波传感器的额定尺寸为 30cm-3m,抱歉。但是,此站点可能有另一个合适的选项。

您可以使用水下传感器创建自己的模块如果您还没有,您应该阅读此内容。

有什么简单的方法可以破解鱼探仪,或者使用 MCU 和传感器创建一个简单的传感单元???

我对探鱼器不是很熟悉,但我敢打赌,你可以得到一个真正便宜的探鱼器,它有数据输出,并尝试修改它以用于你的项目。但是我认为这个范围对你来说太大了,因为你只需要 20 厘米,鱼探仪(或它的传感器)在这个距离上很可能不会太准确。

这是我链接的第一个模块的更便宜的版本,(至少我认为是)防水超声波传感器距离测量模块不适合在水下使用,但它可能对您有用,具体取决于设备的深度。

我之前曾进行过这种水深测量,发现压力传感器和起泡器(即鱼饵罐充气器)工作得很好,正如浮动码头巡逻 YouTube 视频https://youtu.be/0CRarPCHXk0中所演示和解释的那样。Floating Dock Patrol 中的微型是 Parallax 的一个(Raspberry Pi 也可以)。我发现 Ghosh 先生的回答非常有趣,我将尝试一下(我正在为激光创意采购零件)。我尝试破解探鱼器,但探鱼器在浅水中的准确性很差,而且噪音很大。超声波传感器不起作用,因为它们只是从水中反弹。到目前为止,起泡器效果最好,但蓝色激光可能是一种更简单的方法。

我参加这个聚会可能有点晚了,但是任何锐利的红外接近传感器都可以在水下工作,并且非常适合短距离。我将它们用于我目前正在从事的项目中的这个应用程序。您将需要对它们进行防水并将它们放在某种红外许可外壳后面。我使用 GoPro 外壳,传感器固定到位,并安装了一个小通孔压盖(可从 McMaster Carr 或类似供应商处采购)。它们确实具有非线性响应,您可能必须根据测试将值映射到传感器的响应,因为 IR 在水中衰减相当大,但这种传感器成本低,并且非常容易安装和利用。值得注意的是,它仅适用于短距离应用。