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扫地机器人的“眼睛”

扫地机器人能自动避开障碍物,像是长了眼睛,它的“眼睛”是什么呢?目前市面上大部分机型使用的是红外探测器。红外探测器测距的原理如图所示,红外发射器以一定的角度发射红外光束,光束遇到物体被反射,再通过有滤光作用的凸透镜(又叫滤镜)后照射到CCD检测器上的某一位置,该位置不在透镜的主光轴(中心线)上,偏离的距离叫偏移值L。根据几何关系可知:物体离传感器越远,L就越小。在知道了偏移值L、两中心线间距X以及滤镜的焦距f后,可以计算得到距离D,也就知道物体有多远了。

CCD检测器能将测得的光信号转化为电信号,电信号的大小叫做探测器的输出值,输出值与偏移值L成正比,L增大2倍,输出值也增大2倍,当然有例外,当D很小时,L值较大,光点可能超出探测器的探测范围,即L超过某一值时,输出值会随着L的增大而快速变小,直至变为零;当D很大时,L值又会很小,这时检测器能否分辨得出这个很小的L值成为关键,也就是说CCD的分辨率决定能不能获得足够精确的L值,要检测越远的物体,CCD的分辨率要求就越高,所以通常的探测器只能在一定的范围内有效测量距离D。

红外探测器在使用中有两个性能指标:深色物体检出率和环境光抗干扰能力,因为深色物体会吸收部分光能量,而环境光可能对测量产生干扰,这些是红外传感器的研发方向之一。

(1)红外传感器发射红外光束,遇到物体时,光束会发生____;而滤镜是____(阻挡/允许)红外线通过。

(2)若某品牌红外探测器:甲探测范围10cm--80cm,乙探测范围20cm--150cm,则____(甲/乙)的CCD检测器分辨率较高。

(3)下列关于红外探测器的说法,正确的是____

A.滤镜对光束有发散作用           B. 物体离得越近越容易探测

C.环境光可能会干扰测量           D. 探测的可靠性与物体的颜色无关

(4)文中所述的红外探测器的输出值与到物体的距离的关系图像大致为____

A.B.

C.D.

(5)某型号扫地机器人呈圆盘形,圆盘的直径是30cm,工作时的行走速度约为3m/min,要清扫一个长4.5m、宽3.3m的空房间,它沿3.3m的宽边从一侧走到另一侧需要____min,要将整个空房间清扫一遍至少需要____min。

八年级物理综合题中等难度题

少年,再来一题如何?
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