红外传感器在速度测量中的应用

当红外线接收管被正面遮挡时，周围障碍物体反射由红外线发射管发出的红外线。此时微弱的信号会随着红外线接收管内部自动增益控制调节到最大而产生方波波形，对红外线接收管造成干扰。干扰使采集到的信号复杂，需要采用滤波手段将杂波干扰滤除。经过分析和示波器观察，杂波的频率大于1 kHz。在红外线接收管输出端接入有源滤波电路，能够将高于1 kHz的杂波滤掉。由此输出的波形为红外线接收管导通和未导通两种状态下的信号，未掺杂干扰，较容易区分，可以根据特点编写算法，判断是否有物体从红外线对射管中间通过。

3 红外线测速传感器软件设计
控制软件需要保证红外线对射管一对一工作，且对信号采集处理，对采集的信号编写算法程序，完成对物体是否遮挡红外线对射管的判定，即分辨红外线接收管是否被导通。通过单片机内部计数器计取脉冲个数，可以将物体遮挡某个红外线接收管的时间记录下来。程序流程如图5(a)所示，需要不断判定第一个红外线接收管的输出状态，当确定有物体遮挡时，将开始标志位置为1，单片机开始读取其他接收管状态，同时启动定时器，下一对红外线对射管的接收管被遮挡停止计时。红外线发射管按顺序依次发射红外线，处理单元依次读取红外线接收管状态，可以防止鸟或人无意遮挡引起的误判现象。判断有物体遮挡的程序思想为判断1 ms内，是否有物体遮挡，若没有物体遮挡，红外线接收管输出的脉冲波形保持不变；若有物体遮挡，红外线接收管输出高电平持续1 ms以上。红外线接收管输出状态是否为高电平，可以判断是否有物体遮挡。当按顺序扫描的前一对红外线对管被判定遮挡时，开始扫描下一对管子的脉冲个数，同时开启定时器。延时50 μs，判定接收管接收到的是否为脉冲，判定是否为脉冲则需要判定引脚是否为低电平，如果引脚为低电平，计数值清零。计数值并不是计数器的值，而是计算延时50μs的次数是否达到28。

当判断相应的接收管被遮挡时，相应的红外线对管序号累加。程序流程如图5(b)所示。

4 整体结构
红外线对射管构成一对红外传感器收发子单元。若干对红外传感器收发子单元构成完整的红外线测速传感器，其红外线对射管分离距离和红外传感器收发子单元间距可以调整。如图6所示，Ⅳ需要大于2，分离距离超过5 m。在两对红外线对射管之间测量物体经过的时间T，间距设置为L，可以得到后一对红外线对射管的即时速度V：

5 结束语
红外线对射管方法，能够动态地反应物体运动经过红外对管时的即时速度和阶段加速度。红外线在速度测量中的应用，可以作为其他设备或者系统的技术支持，为后续的设备校准和分析提供数据准备。CD4051等模拟开关芯片可以作为增加测量点数量的编码、译码器，控制红外线接收管一对一工作，得到精确采样点的速度和阶段的加速度的信息。完整的速度测量系统结构，包括传感器、处理单元以及人机交互单元，适合于小型企业和研究所。红外线对射管工艺上，不需要严格的管子对射标准，红外线对射管间距加工略有偏差不影响测量精度和红外线对射管导通。