《传感器检测技术》课件-第8章 智能检测技术

传感器与检测技术微传感器辐射与波式传感器微传感器微传感器完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。MEMS系统的突出特点是其微型化，涉及电子、机械、材料、制造、控制、物理、化学、生物等多学科技术，其中大量应用的各种材料的特性和加工制作方法在微米或纳米尺度下具有特殊性（“微纳传感器”）MEMS传感器的优良性能和优越的性价比使其在国防、汽车、航空航天、分析化学、生物、医疗、智能手机、可穿戴设备等方面得到广泛应用，将取代传统的传感器而占有很大的市场份额。MEMS传感器作为国际竞争战略的重要标志性产业，以其技术含量高、市场前景广阔等特点备受世界各国的关注微传感器微传感器的发展现状国外MEMS技术的发展已经有30余年的历史,形成3种类型的生产规模:大型企业年产100万只以上；中等规模年产在1万～100万只；一些研究所年产1万只以下。美国在2cm×2cm×0.15cm的体积内，制造了由3个陀螺和3个加速度计组成的微型惯性导航系统。该系统的质量为5g，体积与小型惯性导航系统相比大为减小

近年来，国内MEMS工艺和新型传感器的研究不断深入和扩展，开发成功并形成产品的是压力传感器、加速度传感器、微型陀螺以及各种微执行器、微电极、微流量计、军用微传感器。工艺设备国内大部分依靠进口，投资和运行成本比较高2017年，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）开发出一款用于测量温度的可进行生物降解的微型生物传感器－“食联网”。这种传感器只有16微米厚，比人类头发（100微米）要薄许多，且只有几毫米的长度，总重量不超过1毫克。作为微传感器的最新发展方向之一，纳米传感器正在兴起（1纳米是1米的10亿分之一，相当于一根头发直径的8万分之一）。据推测，人类社会即将进入“后硅器时代”,纳米传感器将成为主流微传感器第一节MEMS传感器MEMS传感器具有一系列的优点:体积小，重量轻01性能好03易于批量生产，成本低04提高传感器的智能化水平。06能耗低。02便于集成化和多功能化05微传感器第一节MEMS传感器典型的MEMS示意图微传感器第一节MEMS传感器二、加工技术硅具有极优越的机械和电性能，因此微传感器多由硅加工而成。主要的技工技术：光刻电铸注塑技术(LIGA)技术实践技术技术技术01020304体微加工技术表面微加工技术键合技术微传感器常用微加工工艺及设备微传感器三、应用举例1.热电堆微传感器热电堆就是将多个热电偶串联起来构成的一种温度传感器或红外光探测器。热电堆的输出电压（输出温差电动势）是多个热电偶的输出电压之和。为了提高灵敏度和响应速度，热电堆光电探测器往往采用薄膜来制作。热电堆光电探测器通常都放置于真空中或者惰性气体中。微传感器三、应用举例图13-2热电堆截面图图13-3热电堆元件封装图微传感器2.单悬臂梁压阻式加速度微传感器图13-4单悬臂梁压阻式加速度微传感器结构原理图微传感器2.单悬臂梁压阻式加速度微传感器图13-5单悬臂梁压阻式加速度微传感器的制作工艺过程1CCD视觉传感器辐射与波式传感器1CCD视觉传感器哈苏3900万像素数码单反相机1CCD视觉传感器PMT视觉传感器

PMT是最早出现的视觉传感器，从上世纪五十年代发展到现在，技术已经非常成熟，是目前性能最好的传感器。

PMT就像一个圆柱体小灯泡，直径约一寸，长度约二寸；内置多个电极，将进入的光信号转化为电信号，即使很微弱的光线也可准确补捉。类似小灯泡的传感器“PMT”1CCD视觉传感器CCD视觉传感器

CCD是美国贝尔实验室于1969年发明的，与电脑晶片CMOS技术相似，也可作电脑记忆体及逻辑运作晶片。CCD是一种特殊的半导体材料，由大量独立的感光二极管组成，一般这些感光二极管按照矩阵形式排列(富士公司的SuperCCD除外)。

CCD的感光能力比PMT低，但近年来CCD技术有了长足的进步，又由于CCD的体积小、造价低，所以广泛应用于扫描仪、数码相机及数码摄像机中。目前大多数数码相机采用的视觉传感器都是CCD。CCD视觉传感器的应用辐射与波式传感器CCD视觉传感器的应用CCD视觉传感器的应用固态视觉传感器的用途(1)组成测试仪器可测量物位、尺寸、工件损伤等；(2)作为光处理装置的输入环节。例如：用于传真技术、光学文字识别技术以及图象识别技术、传真、摄像等方面；

(3)作自动装置中的敏感器件。例如：可用于机床、自动售货机、自动搬运车以及自动监视装置等方面；

(4)作为机视觉，监控机器人的运行。CMOS视觉传感器辐射与波式传感器CMOS视觉传感器佳能数码单反相机EOSD30采用的CMOS传感器

尼康D2X上所使用的CMOS

CMOS视觉传感器CCD和CMOS的主要区别制造上的区别：CMOS和CCD同为半导体。但CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上。工作原理的区别：主要区别是读取视觉数据的方法。CCD从阵列的一个角落开始读取数据。CMOS对每一个像素采用有源像素传感器及晶体管，以实现视觉数据读取。视觉扫描方法的区别：

CCD传感器连续扫描，在最后一个数据扫描完成之后才能将信号放大。CMOS传感器的每个像素都有一个将电荷转化为电子信号的放大器。生物芯片辐射与波式传感器生物芯片所谓生物芯片，是通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，将成千上万与生命相关的信息集成在一块面积约为1cm2的硅、玻璃、塑料等材料制成的芯片上，在待分析样品中的生物分子与生物芯片的探针分子发生相互作用后，对作用信号进行检测和分析，以达到到基因、细胞、蛋白质、抗原以及其他生物组分准确、快速的分析和检测。生物芯片基因芯片。也称DNA芯片，它是在基因探针基础上研制而成的蛋白质芯片。以蛋白质代替DNA作为检测目的物，蛋白质芯片与基因芯片的原理基本相同，但其利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性，即免疫反应来实现检测细胞芯片。由裸片、封装盖板和底板组成，裸片上密集分布有6000～10000乃至更高密度不同细胞阵列，封装于盖板与底板之间。细胞芯片能够通过控制细胞培养条件使芯片上所有细胞处于同一细胞周期，在不同细胞间生化反应及化学反应结果可比性强；一块芯片上可同时进行多信息量检测组织芯片。是基因芯片技术的发展和延伸，它可以将数十个甚至上千个不同个体的临床组织标本按预先设计的顺序排列在一张玻璃芯片上进行分析研究几种主要的生物芯片生物传感器的基本原理辐射与波式传感器生物传感器的基本原理生物传感器的基本原理生物传感器的基本原理一、生物分子特异性识别（生物感受器）

生物感受器是一种可以识别目标分析物的生物材料。表生物传感器的分子识别元件分子识别元件生物活性单元酶膜各种酶类全细胞膜细菌、真菌、动植物细胞组织膜动植物组织切片细胞器膜线粒体、叶绿体免疫功能膜抗体、抗原、酶标抗原等生物传感器的基本原理二、生物放大生物放大作用:指模拟和利用生物体内的某些生化反应，通过对反应过程中产量大、变化大或易检测物质的分析来间接确定反应中产量小、变化小、不易检测物质的(变化)量的方法。通过生物放大原理可以大幅度提高分析测试的灵敏度。生物传感器常用的生物放大作用:酶催化放大酶溶出放大酶级联放大脂质体技术聚合酶链式反应和离子通道放大等。生物传感器的基本原理三、信号转换与处理表生物传感器的信号处理方法由生物活性元件引起的变化（生物学反应信息）信号处理方法（换能器的选择）电极活性物质的生成或消耗电流检测电极法离子性物质的生成或消耗电位检测电极法膜或电极电荷状态的变化膜电位法、电极电位法质量变化压电元件法阻抗变化电导率法热变化（热效应）热敏电阻法光谱特性变化（光效应）光纤和光电倍增管生物传感器的基本原理几种常见生物检测与分析仪器生物传感器的应用辐射与波式传感器生物传感器的应用目前，生物传感器应用较多的领域是在医疗、医药、生物工程、环境保护、食品、农业、畜牧等与生命科学关系密切的一些领域随着社会的进一步信息化，生物传感器必将获得越来越广泛的应用CMOS型光电转换器件辐射与波式传感器CMOS型光电转换器件场效应晶体管是利用半导体表面的电场效应进行工作的，也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电(绝缘)状态，所以输入电阻很高，最高可达1015Ω。绝缘栅型场效应晶体管目前应用较多的是以二氧化硅为绝缘层的金属一氧化物-半导体场效应晶体管，简称为MOSFET。

MOSFET有增强型和耗尽型两类，其中每一类又有N沟道和P沟道之分。

NMOS管和PMOS管可以组成共源、共栅、共漏三种组态的单级放大器，也可以组成镜像电流源电路和比例电流源电路。CMOS型光电转换器件CMOS型放大器CMOS型光电转换器件CMOS型光电变换器件CMOS视觉传感器辐射与波式传感器CMOS视觉传感器利用CMOS型光电变换器件可以做成CMOS视觉传感器。由CMOS底直接受光信号照射产生并积蓄光生电荷的方式不大采用。现在更多地在CMOS视觉传感器上使用的是光敏元件与CMOS放大器分离式的结构。CMOS视觉传感器CMOS线型视觉传感器构成CMOS视觉传感器CMOS/CCD视觉传感器的结构差异无论是CCD还是CMOS，它们都采用感光元件作为影像捕获的基本手段，CCD/CMOS感光元件的核心都是一个感光二极管，该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应。但在周边组成上，CCD的感光元件与CMOS的感光元件并不相同，前者的感光元件除了感光二极管之外，包括一个用于控制相邻电荷的存储单元，感光二极管占据了绝大多数面积。而CMOS感光元件的构成就比较复杂，除处于核心地位的感光二极管之外，它还包括放大器与模数转换电路，每个像点的构成为一个感光二极管和三颗晶体管，而感光二极管占据的面积只是整个元件的一小部分，造成CMOS传感器的开口率远低于CCD。（开口率：有效感光区域与整个感光元件的面积比值）CMOS视觉传感器CMOS视觉传感器的长处010203

CMOS视觉传感器易与A/D电路、数字信号处理器DSP电路等集成在一起。感器只能单一CCD视觉传感器只能单一的锁存到成千上万的采样点上的光线的状态，CMOS则可以完成其它的许多功能，如A/D转换，负载信号处理、白平衡处理及相机控制(整，使在各种光线条件下拍的照片色彩与人眼看到的景物色彩一样)。传感器耗电小CMOS视觉传感器耗电小，其耗电量约为CCD视觉传感器的1/3。。CMOS视觉传感器的应用辐射与波式传感器CMOS视觉传感器的应用

CMOS视觉传感器与CCD视觉传感器一样，可用于自动控制、自动测量、摄影摄像、视觉识别等各个领域。CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。CMOS视觉传感器用于数码相机有助于改善人们心目中数码相机是“电老虎”的不良印象。8.4机器人传感器8.4机器人传感器类人机器人8.4机器人传感器类人机器人8.4机器人传感器仿生机器人8.4机器人传感器仿生机器人8.4机器人传感器工业机器人8.4机器人传感器太空机器人8.4机器人传感器机器人传感器有哪些？8.4.1概述机器人传感器8.4.2机器人传感器的分类8.4.3内部传感器8.4.4外部传感器8.4.1概述内部信息？位置？障碍探测？8.4.1概述为什么机器人需要安装传感器？感知周围环境信息和周围环境进行交互防御或自卫目标搜寻能力让机器人“更聪明”8.4.2机器人传感器分类内部传感器内部传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中，用来感知机器人自己的状态，以调整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度和轨迹进行工作。外部传感器用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人和环境发生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。（接近觉、触觉、视觉。听觉、嗅觉、味觉）8.4.3内部传感器内部传感器用途机器人的精确控制检测的信息位置、角度、速度、加速度、姿态、方向、倾斜、力等传感器微动开关、光电开关、差动变压器、编码器（直线式和旋转式）、电位计、旋转变压器、测速发动机、加速度计、陀螺、倾角传感器、力传感器、温度传感器等8.4.3内部传感器运动学参数动力学参数位移、速度、加速度等力、力矩、惯性等运动学参数8.4.3内部传感器位置、位移：电位计、编码器、差动变压器、感应同步器、光电式倾角计等。速度：光电式、霍尔式、电感式等。加速度：相对式、惯性式。运动学参数8.4.3内部传感器力：应变式、压电式差。力矩1.触觉传感器接触觉传感器压觉传感器滑觉传感器力觉传感器8.4.4外部传感器触觉传感器是一种测量自身敏感面与外界物体作用参数的装置。1）接触觉传感器8.4.4外部传感器接触觉传感器用以判断机器人是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触开关2)压觉传感器8.4.4外部传感器压觉传感器一般位于手指握指面上，用来检测机器人手指握持面上承受的压力大小和分布，有助于机器人对接触对象的几何形状和硬度的识别。高密度分布式压力传感器电子皮肤3）滑觉传感器8.4.4外部传感器机器人的手爪要抓住属性未知的物体，必须对物体作用最佳大小的握持力，以保证握住物体不产生滑动，同时不至于因用力过大而使物体产生变形而损坏。电

极电极物

体绝缘体软

衬RU球形滑觉传感器4）力觉传感器8.4.4外部传感器力觉传感用于检测和控制机器人臂、腕和指的力、力矩以及与外界环境的相互作用力，从而决定机器人如何运行、应采取什么姿态、以及推测对象物体的重量等。机器人力觉传感器可分为3类：关节力觉传感器腕部力觉传感器指头力觉传感器4）力觉传感器8.4.4外部传感器W1,W2,…,W8为敏感点所产生的力的单元信息按直角坐标；Kmn(m=1,2,…,6;n=1,2,…8)结构系数由实验测定。十字式腕力传感器结构原理示意图4）力觉传感器8.4.4外部传感器每个敏感点被认为是力的信息单元，并按坐标定为：筒式腕力传感器结构原理示意图

是结构系数，由实验测定。机器人手臂中的触觉传感器8.4.4外部传感器右掌1右掌2分布式触觉和力觉传感器滑觉传感器左掌2左掌1力传感器2.接近觉传感器(proximitysensors)8.4.4外部传感器接近觉传感器用于感知机器人与环境物体之间接近程度的仪器，介于触觉传感器和视觉传感器之间，不仅可以测距和定位，而且可以沟通视觉和触觉传感器的信息。在视觉系统被挡住而无法发挥作用时，接近觉传感器起到视觉的功能，即判断对象的方位、外形。电磁式接近觉传感器8.4.4外部传感器当传感器接近金属目标时，线圈中将产生电流超声波距离传感器8.4.4外部传感器超声波距离传感器用两只超声波换能器，一只作为发射器，另一只作为接收器。结

构超声波TOF测距原理(TimeOfFlight,时间行程法)3.视觉传感器8.4.4外部传感器科学研究表明人类获取外界的信息中有80%以上来自于视觉信息。人类视网膜上的细胞个数达到108,是听觉细胞个数的3000倍，是皮肤上敏感细胞的100倍。3.视觉传感器8.4.4外部传感器CCD图像传感器256级的灰度色标，从图(a)到图(f)的分辨率分别为：512×512,256×256,128×128,64×64,32×32,16×16.4.听觉传感器8.4.4外部传感器电容式传声器汽车常用传感器辐射与波式传感器汽车常用传感器随着微电子技术和传感器技术的应用，汽车的机电一体化使汽车焕然一新。当今对汽车的控制已由发动机扩大到整车，例如实现自动变速换挡、防滑制动、雷达防碰撞、自动调整车高、全自动空调、自动故障诊断及自动驾驶等。自动驾驶技术是主动式安全电子学(ASE)合乎逻辑的发展方向。在ASE中，通过传感器和算法来预测事故，并在车辆的物理和动力限制内主动避免事故。自主式车辆需要部署多个传感器和电子子系统，用来实现启动、驾驶、操纵、导航、刹车和停车等。汽车机电一体化的中心内容是以微机为中心的自动控制系统取代原有纯机械式控制部件，从而改善汽车的性能，增加汽车的功能，汽车降低油耗，减少排气污染，提高汽车行驶的安全性、可靠性、操作性和舒适性。汽车常用传感器汽车上分布的各类传感器：有温度、压力、流量、位置、速度、气体浓度、光亮度、距离等功能的传感器。汽车常用传感器2.液压动力转向系统中的传感器液压动力转向系统中主要传感器为安装在方向盘柱上的转矩传感器和方向盘转角传感器汽车常用传感器3.汽车变速器上的传感器(1)输出轴转速传感器(2)输入轴转速传感器（3）冷却液温度传感器（4）液压油温度传感汽车常用传感器4.安全气囊上的传感器安全气囊控制系统中常见的传感器是碰撞传感器，按照用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。汽车常用传感器5.全自动空调系统上的传感器全自动温度控制系统主要包括温度传感器、控制系统、ECU、执行机构等。其中温度传感器有车外温度传感器、车内温度传感器、日照传感器（阳光强度传感器）和蒸发器温度传感器。

汽车常用传感器6.电控悬架上的传感器电控悬架系统主要传感器有车身高度传感器、水平传感器、方向盘转角传感器、节气门位置传感器等。(1)水平传感器水平传感器主要检测汽车是否处于水平状态，为电控悬架和大灯自动调平系统提供辅助信号。（2）车身高度传感器车身高度传感器用来检测汽车垂直方向上高度的变化，其信号可使悬架控制单元感受到车辆高度变化，通过有关执行元件调整汽车车身高度。汽车常用传感器7.雨量和光线识别传感器010203雨量传感器光线识别传感器光照强度传感器汽车常用传感器7.雨量和光线识别传感器雨量识别传感器原理雨量识别传感器固定在挡风玻璃上.。如果车窗玻璃上有水滴或水层，发光二极管照射到光电二极管上的光通量就会发生变化。汽车在下雨天玻璃越湿，因光线折射作用而反射的光线越少，因此可以利用光电二极管的输出信号计算雨量的大小。雨量识别的响应时间，即识别到下雨直至将输出信号发送给刮水器的时间不超过20ms。雨量和光汽车常用传感器8.光照强度传感器

光照强度传感器由光电传感器感知太阳辐射，从而调整空调系统的温度。它感知从车辆前面照射的阳光强度，并能区分左右侧。根据入射太阳光的照射方向调整车辆的冷却系统。汽车常用传感器汽车电子控制系统汽车电脑ECU电子点火系统主要包括各种传感器、ECU和执行器（点火器、点火线圈、火花塞），传感器主要有：曲轴位置传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、爆燃传感器以及空调开关信号等。汽车常用传感器汽车电子控制系统发动机电控燃油喷射系统(EFI)中，ECU主要根据进气量确定基本的喷油量，再根据冷却液温度传感器、节气门位置传感器、氧传感器等传感器信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。汽车常用传感器电控自动变速器电控自动变速器是通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温度等参数转变为电信号，并输入汽车电脑ECU。ECU根据这些电信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、液压电磁阀等发出电子控制信号；换挡电磁阀和液压电磁阀再将电脑的电子控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡汽车常用传感器汽车ABS液压制动系统不安装ABS的汽车在紧急刹车时，容易出现轮胎抱死，使汽车失去转向能力，这样危险系数就会增加，容易造成严重后果。汽车ABS液压制动装置一般都是由传感器、电子控制器和执行器三大部分组成。其中传感器主要是车轮转速传感器，执行器主要指制动压力调节器。8.6无人机常用传感器8.6.1光学相机无人机常用传感器8.6.2数字照相机8.6.3红外摄像机8.6.4多光谱相机系统8.6.5合成孔径雷达8.6.6机载激光雷达8.6.7航空定位定向系统8.6.8GNSS导航设备8.6.9罗盘和电池监测仪8.6.10多种设备综合运用8.6无人机常用传感器概

况20世纪80年代以来，各种数字化、重量轻、体积小、探测精度高的新型传感器的不断面世。2000年ISPRS阿姆斯特丹大会上，航空数字照相机开始出现，2004年的伊斯坦布尔大会上航空数字照相机成为一个热点。传感器由早期的胶片相机向大面阵数字化发展，航空数码相机在CCD等传感器技术的不断进步中已呈现明显的优势，我国中科院光电所2013年成功研制出1亿像素相机“IOE3-Kanban”，成像画幅达到10240×10240像素，并能在-20℃-55℃的温度范围内工作，同时拍摄彩色、红外、全色的高精度航片；莱卡LeicaDMCⅢ航空相机提供目前单片传感器能够覆盖的最大幅宽：旁向26112像素、航向15000像素。现在的航测多采用多台相机组合照相，利用开发的软件再进行拼接，更大地提高了遥感飞行效率。另外，激光三维扫描仪、红外扫描仪等小型高精度遥感器为无人机遥感的应用提供了发展空间。光学相机是人们最熟悉、应用最早和历史最长的一种遥感设备，今天仍是最常见的一种遥感仪器。航空摄影机属专用的量测摄影机，也称航摄仪，主要工作平台为飞机。其一般结构除了与普通摄影机有相同的物镜（镜箱）、光圈、快门、暗箱及检影器等主要部件外，还有座架及其控制系统的各种设备、压平装置，有的还有像移补偿器，以减少像片的压平误差与摄影过程的像移误差。航空摄影机除了有较高的光学性能、摄影过程的高度自动化外，还有框标装置，即在固定不变的承片框上，四个边的中点各安置一个机械标志——框标。其目的是建立像片的直角框标坐标。两两相对的框标连线成正交，其交点成为像片平面坐标系的原点，从而使摄影的像片上构成直角框标坐标系。新型的摄影机一般在四个角设定四个光学框标来建立像平面坐标系。由于航空摄影机具有框标装置，因此被成为量测摄影机。8.6无人机常用传感器光学相机8.6无人机常用传感器数字照相机数字照相机是无人机最重要的任务设备，可分为量测型相机和非量测型相机。量测型相机是专门为航空摄影测量制造的，具有几何量测精度高的特点，装有低畸变高质量的物镜和内置滤光镜，镜头中心与成像面具有固定而精确的距离。航空摄影时，由于无人机的飞行速度很快，地物在成像面上的投影将在航线方向上产生位移，导致影像模糊。为了消除像移的影响，在量测型相机上往往加装像点位移补偿装置和陀螺稳定平台。量测型相机一般较重，多搭载在大型无人机平台上。8.6无人机常用传感器红外摄像机红外摄像机是一种探测物体红外辐射能量的成像仪器，它通过红外探测、光电转换、光电信号处理等过程，将目标物体的红外辐射信息转换为视频图像输出。在军事上，红外摄像机可应用于军事夜视侦察、武器瞄准、夜视导引、红外搜索和跟踪等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于卫星遥感、防灾减灾、材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试等。无人机载大视场多光谱成像仪是一套集超大视场和宽谱段为一体的高精度多光谱成像仪。该系统不仅具有超大视场低畸变成像和无色差多光谱成像的特点，还具备小型化、轻量化、无热化等优点，系统在环境适应能力方面也拥有突出的优势，具备在-45~65℃内清晰成像而不需要调焦的能力。8.6无人机常用传感器多光谱相机系统一般地，按照无人机遥感应用需求，无人机载大视场多光谱成像仪主要技术指标有：8.6无人机常用传感器多光谱相机系统项目性能工作谱段蓝光波段：420~520nm；绿光波段：520~600nm；红光波段：630~690nm；近红外光波段：760~900nm；全色光波段：400~1000nm视场角＞60°地面幅宽6.0km（飞行高度为5km时）GSD1.0m（多光谱）/0.5m（全色）（飞行高度为5km时）信噪比优于40dB合成孔径雷达（syntheticapertureradar,SAR）是一种工作在微波波段的主动式传感器，即主动发射电磁波，照射到地面后经过地面反射，由传感器接收其回波信息。SAR利用天线聚焦原理，对其回波数据进行孔径合成处理，可以得到类似光学照相的高分辨率雷达图像。与传统光学摄影机和光电传感器相比，SAR有以下优点：8.6无人机常用传感器合成孔径雷达SAR是一种主动式微波遥感设备，可以全天时、全天候成像。通过选取适当的波长，利用微波的穿透性（能穿透一定的遮蔽物），可以对植被覆盖下的地物成像。理论上方位向分辨率只与天线方位向尺寸有关而与作用距离无关，因此，能获得远距离目标的高分辨率雷达图像。合成孔径雷达（syntheticapertureradar,SAR）是一种工作在微波波段的主动式传感器，即主动发射电磁波，照射到地面后经过地面反射，由传感器接收其回波信息。SAR利用天线聚焦原理，对其回波数据进行孔径合成处理，可以得到类似光学照相的高分辨率雷达图像。与传统光学摄影机和光电传感器相比，SAR有以下优点：8.6无人机常用传感器合成孔径雷达采用侧视成像方式，测绘带可以离航迹很远。SAR的信噪比与距离的三次方成反比，而普通雷达与距离的四次方成反比，因此SAR可获得比普通雷达更高的信噪比。上述优点使SAR能够全天时、全天候地获取各种目标的高分辨率图像，可广泛应用于军事侦察、地形测绘和海洋成像观测等领域，并能够在灾害监测、地质结构测绘、地面特征鉴别、大面积土壤水分、地表植被和农作物长势的定量化评估等应用中发挥重要作用。8.6无人机常用传感器合成孔径雷达雷达是一个距离测量系统，工作原理类似于“回声”。雷达系统主要由发射机、接收机、转换开关、天线等部分组成，发射机发射脉冲后经转换开关、天线传输到自由空间，然后继续向地面目标传输，达到地面目标后再返回雷达天线，雷达系统通过记录时间延迟，进而测量天线与地面目标的距离。8.6无人机常用传感器合成孔径雷达雷达系统通过记录脉冲信号的时间延迟，测量雷达天线到地面目标的距离，可以表示为：

式中，c表示光速

。

雷达一般都是侧视工作的，即朝向飞行方向的一侧发射电磁波，主要目的是消除两个等距离点产生的左右模糊。雷达影像坐标系一般采用方位向-距离向标识。方位向平行于飞行方向，距离向垂直于飞行方向。合成孔径雷达是一种高分辨率相干成像系统。高分辨率在这里包含两方面的含义：高方位向分辨率和高距离向分辨率。它采用以多普勒频移理论为基础的合成孔径技术提高雷达的方位向分辨率，距离向分辨率的提高则通过脉冲压缩技术实现。8.6无人机常用传感器机载激光雷达激光探测及测距系统（lightlaserdetectionandranging,LiDAR）简称激光雷达。激光雷达根据其应用原理可分为三类：测距激光雷达（rangefinderLiDAR）、差分吸收激光雷达（differentialabsorptionLiDAR）及多普勒激光雷达（DopplerLiDAR）。机载激光雷达以飞机为观测平台，其系统组成主要包括：激光测量单元、光学机械扫描单元、控制记录单元、动态差分GPS、惯性测量单元和成像装置等。其中，激光测距单元包括激光发射器和接收机，用于测定激光雷达信号发射参考点到地面激光脚点间的距离；光学机械扫描装置与陆地卫星的多光谱扫描仪相似，只不过工作方式完全不同，激光属于主动工作方式，由激光发射器发射激光，由扫描装置控制激光束的发射方向，在接收机接收发射回来的激光束后由记录单元进行记录；动态差分GPS接收机用于确定激光雷达信号发射参考点的精确空间位置；惯性测量单元用于测定扫描装置的主光轴的姿态参数；成像装置一般多为CCD相机，用于记录地面实况，为后续的数据处理提供参考。8.6无人机常用传感器