光电传感器的发展及其应用

光电传感器的发展及其应用 匝——一堑撞应 光电传感器的发展及其应用 颜晓河,董玲娇,苏绍兴 (温州职业技术学院,浙江温州325035) 摘要:从简介光电传感器的基本原理入手, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了国内外研究的现状和发展方向, 并描述了 光电传感器的应用前号 关键词:光电传感器:光电元件;信号 中国分类号:TP12.14文献标识码:A文章编号:1004—4507(2006)O10059-04 TheDevelopmentandApplicationofPhotoelectricalSensor YANXiao-he,DONGLing-jiao,SUShao-xing (WenzhouVocationalandTechnicalCollege,Wenzhou,325035,China) Abstract:Startingwithintroducingthebasicprincipleofphotoelectricalsensor,thisarticlean alyses researchfulactualityofChinaandtheabroad,anddevelopingdirection,anddescribestheappl ication ofphotoelectricalsensor. Keywords:Photoelectricalsensor,Photoelectricalelement,Signal 1引言 光电传感器ll』于反麻速度快,能实现非接触测 量,而且精度高,分辨力商,可靠性好,加之半导体 光敏器件具自'体积小,重帚轻,功耗低,便于集成 等优点,冈而广泛麻用于军事,宇航,通信, 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 与T业自动化控制等多种领域中.16,』,_}H=界上光 电传感领域的发展可分为大方向:原理性石升究与 应剧不发.随着光电技术的日趋成熟,埘光电传感 器实用化的,f:发成为整个领域发展的热点和关键. 2光电传感器 光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件 3部分组成.其基原理是以光电效应为基础,把 被测帚的变化转换成光信引变化,然后借助光电 元件进一步将光信号转换成电信.光电效廊是指 用光.}{=}i射某一物体,可以看作足一连串带有一定能 请为fl勺光了轰击在这个物体上,此时光能就传 递给电,并且是一个光了的仝邹能帚一次一地被 一 个电了所吸收,电子得到光了传递的能=最后其状 收稿日期:20051120 作者简介:颜晓}?(1977一),殳,浙江瑞宜人,助教,武汉人学:职硕主要从事『U气『了 _l_.程系统究. ? 新技术应用?Equ蕾悬固{蕾mlMItforE【ec枷cI蛐删鲫懒m渤?嘲瓣?i?_ 态就会发生变化,从…J使受:兆照射的物体产十IlJ 的电效麻.通常把光电效分为3类:(1) 光线作用卜能他电了逸出物体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ift的现缘称为外光 电效,光电管,光电倍增管等;(2)任光 线作用下能使物体i'l~j电阻牢变1『勺现象称为内光电 效,fn』光敏电阻,光敏f体管等;(3)在光 线作用卜,物体产一定方向电势的象称为光 牛伏特效应,如光电池等. 3国内外光电传感器的研究现状和发展方向 3,1国内外光电传感器的研究现状 山]光电传感的J川涉及的领域II常泛, 其研究和不发ItI界上jI起了-西度重,围史是 竞研究不发并引起激烈的竞.从最卡』J的I,~ZJ{{十 车事逐渐发展剑事,i(IVI.与我们的/_L息息十甘 关,J该说现代化的生离小光电传感f『勺参 与,如传良机,饥,描仪,打机,午 席"门,液『l1I示器,度,分光汁, 午和医疗渗断仪等等/1H牛枚举.美田足讲究乜 感}}:{起步最早,水平最高家之,在 和民用领域九勺应用发展得I分迅速.事J;,ittJ方 ,研究和发要包括:水卜探洲,航{测, 饮辅射检测等.美国也是最~ljJT:电传感器州于民 用领域的国家.『』u运用光电传感搽监洲电力系统n勺 电流,温度等重婴参数,榆测『^J类卡ff食.I^的细闫 和病毒等.美国的纳公一Jj=}}J有世皱健仝的光电 传感器产品线,超过l2000种产包括一工或放 大器分离,限1-of.不关外或小传感,精常 榆测或长距离检测传感器,检测距离长达305Iil. 并且拥有行业内最齐的标准光纤和定制光纤产 ul.大部分产品防护等级达到NEMA6P干?lP67.LI 奉IN瞅再围高度重并投入大帚:经费":展光电 传感器的研究与不发.20I纪90年代,Ill尔芝, U电气等15家公-_J利研宄机构,研究lJ『发山多 种只有一流水半的民用光电传感器,U的电搽产 晶以价格适-Il质.好响磬全球.欧同n勺人 介业利公一J也极参与了光电传感的研发和『1场 竞争.我喇划光电传感器石升究的起步时与吲l5si}liI 筹远.甘f』,已有上百个单化在这…域不展 f作,丰婴灶在光电度传感器,压力汁,流量 计,液化计,电流计等领域进行_『大黾的研究, 取得了}I工I'项科研成果,有的达到世界先进水F. 1H与发达田家_十H比,我国的研究水平还有小的舞 ,卜表脱商品化和产业化力面,大多数品种 仍处十验研制阶段,还无法投入批帚牛产和稗 化应用. 32光电传感器的发展方向 3.2.1生产的发展方向 (1)使光电千|感器从论研究向生产一条龙 n勺产业化模式快迷发展,止f1主创新利国际合作相 结合的跨越式发展道路,使我国成为界传感器的 /l:,.犬围;(2)光电传感器产l口-结构仝咖,协 洲,持续发展.品品fl『l要向高技术,高附加值 倾斜,尤其要填补"空"品种;(3),上产 格局向专业化发展.[1IJ生产传感器fJ类少而精,日一 ?生产某一成J{j领域需要的某一类传感器系列产 .,,以获得较高的1?场-有率,择传感器企业的 专业化合作牛产;(1)光电传感擀大生产技术向 自动化发展.光电传感器的门类,品种繁多,所 州的敏感材料荇异,决定,传感器制造技术的多样 性币?复杂性.纵舰,'1光电传感器艺线的概况, 多数1.艺已实现单机自动化,世距离生产过程全自 动化尚仔晰多困难,有待今J广泛采CAD,CAM 先上』[f『勺自动化装和.厂业机器人予以突破; (5)企业的重点技术改造应加强从依赖引进技l术 , 【进技术的消化吸收自.创新的方向转移; (6)企业经营耍JjU快从国内巾场为主向围内与国 外两个r}『场相结合的国际化方向跨越发展;(7) 企,j构将向"大,中,小并举","集幽化, 专业化生产共存"的格局发展. 3.2.2研究的发展方向 光电化感及相关技术的迅速发展,满足了并 类挣制装置及系统的岛要求,使得并领域的自动 化稃越来越高,『占J时光电传感器的重要性小断提 【.目",光电传感器研究的上要方向是:(1) 多J}j途.【1IJ一干【Il光电传感器仅能针埘种物 革,而且能够刈多种物_早=进行同时测帚;(2) 新传感材料,传感技术等的升发;(3)在恶 国日想 劣条件(曲温,r爪等)低成本化感器(连 接,奠装等)的不芨麻Hj:(4)光电传感器 Lj其它微技术结合I'l,OT~:TA学技术的发. 4光电传感器的应用 4.1应用概述 ?光电元件作敏感兀件n勺光电传感器,其种类 繁多,刚途广泛.按光电传感器的输出旱性质n 分为两类:(1)把被洲转换成连续变化fI,O光电 流而制成fI,O光电洲景仪器,可用来测_且光的强度以 及物体fiD泓度,透光能力,移搜表_血状态等物 罩.例如:洲早光抽l的照度i.-t',光电高温汁, 光电比色汁和浊度汁,预防火灾的光电报警器,构 成检被』JuT零件的卣,长度,椭圆度及表面 半H糙度等自动检测装和仪器,其敏感元件均用光 电元件.半体光电,己件小仪民用T业领域?}1得 到广泛的J,用,0事上有它重要的地化.例 如用硫化铅光敏电阻_可做成红外仪讹仪,红外线照 相仪及红外线导航系统等;(2)把被测旱:转换成 继续变化的光电流.利刚光电元件受)匕照或无光 照射时有或尢电信lj输的特性制成n勺种 光电自动犍晋.光电,什用作不火式光电转换元 件.例如电算机的光电输入器,不天武洲度 调节装置及转速测节数式光电测迷仪等. 3.2应用举例 3.2.1测量_I-件表面的缺陷 用光电传感器测工件表面缺陷的r作原如 图l所?,激光管l发m的光束经过透镜2和3变 为',行光束,再山透镜4把半行光束聚焦在T件7 的表面上,形成宽约01mm的细长光带.光栏5用 _于控制光通.如果件表曲有缺』5fj(粗糙,裂纹 等),则会f』』起光束偏转或敞射,这些光被n光电 ——一 一 ' 撞术应用? 池6接收,【』『J可转换成电 信I-d输出. 3.2.2测量转速 如图2所为用光电传 感器洲转诬的T作原 .在电动机的旋转轴E 涂I1两种颜色,l1U 动机转动时,反射光Llj/1 反射光立锌观,光电元 件?1);'/.Jl~I'uJ断接收光的反 射信',ji:输出『HJ惭的电 信号,1耳经放人器及形 电路2放大形输山l,J'波信图1工件表面测量原理 12 图2转速测量原理 弓',最后llI电j数宁显示器输电机的转速. 3.2.3烟尘浊度连续检测仪 _"Il图3所不为吸收式烟浊度检测仪框图.白 炽}行j匕源通过烟筒山光榆测器接收,转换成随浊 度变化l,向相应电信I',运箅放大器接收此信+,1 运算放大器输出的浊度信'超出规定值时,多谐振 荡器f作,其信Ij经放大推动喇I叭发出报警信弓?. 4.2.4光电式数字转速表 光电数宁转速表如图4所永,发光极管发出 的恒定光侧制成随i~,tfuJ变化的制光.同样绎光电 图3烟尘法度检测仪 ? 新技术应用? 光源 调速盘 工! 调制盘 5小结 ? 可以预见,随着自动化技术的迅速发展,光 电传感器在军用和民用上的应用将越来越广泛,同 时也有利地推动其在其他技术领域的发展与进步, 有理由相信光电传感器技术产生较快的发展时, 必将为信息技术领域及其他技术领域的新发展,新 上止步带来新的动力与活力. 图4光电数字转速表 参考文献: 元件1接收,放大整形电路2放大枢形,输出整齐 的脉冲信号,转速可由该脉冲信号的频率来决定. [1]会捷.机电检测技术_M_.北京:中国人民大学出版社,2001 [2]余瑞芬.传感器原理[M].北京:航字T业出版社,1995 (上接第27页) 图6振动射流执行器显微镜照片 于流动控制是个重大转折.这类微系统使我 们能够实现实时分布控制.使交互式操纵湍流边界 层中的成为可能,从而可以有效降低表面摩擦阻力. 例如战斗机在进行大迎角机动的过程中,机身前体 的分离漩涡对其机动性和稳定性有很大的影响[文 献].埘大迎角下机身前体分离漩涡的控制也是一个 研究方向[义献],传统的方法主要是在对分离漩涡 影响比较敏感的机头设置同形式的微吹/吸气小 孔,使机身前体的背部分离漩涡形成稳定的埘称形 式以提高飞机在大迎角机动时的稳定性,或者非对 称形式以产,土附力J】的侧向力.传统的方法能根据 流动的实际变化情况采取相应的控制形式,属于被 动的流动控制,;u』果能够利用微传感器阵列对机身 前体的流动特征进行监测,将处结果反馈给执 行器单元,山执行器划流动实施控制,那么就可以 提高战斗机在大迎角机动时的稳定性和机动性,增 强其在空战中的生存力. 介绍了两种应用于流动控制的MEMS器件,并 采用体砗腐蚀 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 进行了实际加工,从制作丁艺上 验证了其可行性,为此类器件的进一步研究提供了 参考. 参考文献: [1]Chih—MingHo.YuChongTai.Miro—ElectroMechani cal—System(MEMS)andFluidFlows【J].FluidMechan iCS,1998,30:579—612. [2]Chih-MingHo.YuChongTai.Review:MEMSandIts ApplicationsforFlowControl[J].FluidEng, 1996,l18(3):437—47. [3]Chih—MingHo.YuChongTai.MEMSDevicesforFlow Control[R].AIM一1997一l787.FluidDynamicsConf ereoce,28th,SnowmasSVillage,CO,June29JII ly2,1997, [4]陈U海,汪殿民,朱福龙等.微型柔性剪切』世力传感器的 制作研究[J].传感器技术,2005,24(8):80—82. [5]MillerR,BurrG,TaiYC,eta1.ElectromagnetieME MSscanningmirroI'Sforholographicdatastora ge[Z],InTech.Dig.Proc.SolidStateSens.Ac tuatorWorkshop,HiItonHeadIsland,SC,1996, 183—186. [6]ChihMingHo.Yu—ChongTai.微电子机械系统合流 体流动lJ].力学进展,1998,28(2):250—271. ?{S"琵.r