当你的手机摄像头自动对焦拍下清晰照片，当扫地机器人灵巧绕过桌脚，当汽车在倒车时发出“嘀嘀”的警示音——这些便捷智能的背后，都离不开一类关键的“眼睛”：测距传感器。它们如同环境的感知触角，精准测量物体与自身之间的距离，是现代自动化与智能化不可或缺的核心器件。

面对不同应用场景对精度、距离、环境适应性及成本的严苛要求，工程师们开发出了多种基于不同物理原理的测距传感器，它们各擅胜场。

1. 声波回响，穿透介质：超声波传感器

原理： 像蝙蝠一样“听声辨位”。传感器发射一束高频超声波脉冲（通常>20kHz），声波遇到物体反射回来，传感器接收回波。通过精确测量声波发射到接收回波的时间差，结合空气中的声速，即可计算出距离（距离 = (声速 × 时间差) / 2）。

• 优点：
• 非接触式测量，对被测物体材质、颜色要求低（只要能反射声波）。
• 成本相对低廉。
• 能在一定程度的烟雾、灰尘环境中工作（光传播受阻时，声波仍能穿透）。
• 技术成熟、稳定性高。
• 缺点：
• 测量精度受温度、湿度、气流影响显著（声速会变化）。
• 对柔软、多孔或吸收声波的表面（如毛绒、海绵）效果差。
• 存在一定的测量盲区（最小可测距离限制）。
• 响应速度相对较慢（需等待声波往返）。
• 典型应用： 汽车倒车雷达、停车位检测、液位/料位检测（水箱、粮仓）、无人机定高避障、简单机器人物体探测。

2. 光速飞行，精准三角：光学测距传感器（激光与红外）

这是一个大类，主要包含几种技术路线：

• 激光飞行时间法 (ToF - Time of Flight)：

• 原理： 与超声波类似，但发射的是激光脉冲或调制激光束。利用光在空气中近乎恒定（约3×10^8 m/s）的速度，精确测量激光脉冲发射到目标反射后返回接收器的时间差 (ΔT)。距离 = (光速 × ΔT) / 2。这是目前实现高精度、长距离测量的主流技术之一。

• 优点： 精度高（可达毫米甚至亚毫米级），测量距离远（可达数百米），响应速度快。

• 缺点： 成本较高（尤其高精度长距离款），强光干扰（如直射阳光）下性能可能下降，对透明、高反光、吸光物体（黑色） 效果可能不佳，人眼安全需考虑（需符合激光安全等级）。

• 典型应用： 工业自动化精确位置检测、AGV/AMR导航避障、手势识别、手机摄像头辅助对焦、建筑测绘（激光测距仪）、自动驾驶汽车激光雷达（LiDAR - 核心原理之一）的核心测距单元。

• 激光三角测量法：

• 原理： 发射一束激光到被测物表面形成光斑，利用一个与发射光轴成一定角度的感光元件(如CCD/CMOS)接收反射光斑。被测物距离变化时，反射光斑在感光元件上的成像位置随之移动。通过几何三角关系计算光斑位移量，即可得出距离变化。

• 优点： 精度极高（微米级），适合测量位置和微小位移，测量频率高。

• 缺点： 测量距离有限（通常较短，取决于基线长度），对测量角度和表面特性（反光率）敏感，结构相对复杂、成本高。

• 典型应用： 精密位移测量、表面轮廓扫描、3D扫描仪、工业在线检测（如零件尺寸、平整度）。

• 红外测距传感器：

• 原理： 常见形式是 IR LED + PSD / IR LED + 摄像头。主动发射红外光，利用三角测量或强度模拟（较少见）原理估算距离。

• 优点： 成本低、结构简单、体积小巧。

• 缺点： 精度有限、测量距离短、易受环境光（特别是阳光中的红外线）干扰，对物体颜色和反光率敏感。

• 典型应用： 简单避障（如低端扫地机器人、玩具）、近距离物体检测（如自动感应水龙头、复印机纸张检测）、部分早期手机接近感应（已被超声波或ToF取代）。

3. 微波穿云，全天候之眼：毫米波雷达传感器

原理： 发射毫米波波段（频率30GHz - 300GHz，波长1mm - 10mm）的电磁波。利用发射波与经目标反射回来的回波之间的频移（多普勒效应）或时间差（FMCW技术） ，计算目标的距离、相对速度甚至方位角。FMCW（调频连续波）技术是主流。

• 优点：
• 抗恶劣环境能力极强：几乎不受雨、雪、雾、烟、尘、强光、黑暗等环境影响，实现真正全天候工作。
• 能同时测量距离和速度。
• 能够穿透部分非金属材质（如塑料、衣物）。
• 探测距离远、范围广。
• 缺点： 技术复杂，成本较高（在降低中），分辨率（尤其角度分辨率）相对激光雷达较低，体积相对光学传感器较大（也在小型化），易受金属物体多重反射干扰。
• 典型应用： 汽车高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶（盲区监测、自动紧急制动、自适应巡航控制）、交通流量监测、安防周界防护、智能家居存在感应、工业料位测量（尤其恶劣工况）。

4. 物理接触，简单可靠：接触式位移传感器

虽然标题更多指向非接触测距，但接触式位移传感器在特定场合仍是重要补充。

原理： 通过传感器探针等物理结构直接接触被测物体，将位移量转换为电信号（如电位计电阻变化、LVDT/差动变压器的感应电压变化、磁致伸缩波导的时延变化等）。 优点： 原理简单、可靠性高、稳定性好、不易受环境光电磁干扰、安装相对直接。 缺点： 需要物理接触，存在接触力和磨损问题，测量频率受限，不适合移动物体或不宜接触的物体（如软质、高温、易变形物）。 典型应用： 工业设备直线位移检测（液压缸行程）、精密平台定位、材料变形测试、阀门开度检测。

选择合适测距传感器？关键在于需求分析

没有一种测距技术是万能的。在实际应用中