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應用領域 | 化工,綜合 |
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代購德國易福門IFM進口光電傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應為基礎,把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將非電信號轉換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體,可以看作是一連串帶有一定能量為的光子轟擊在這個物體上,此時光子能量就傳遞給電子,并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收,電子得到光子傳遞的能量后其狀態就會發生變化,從而使受光照射的物體產生相應的電效應。通常把光電效應分為3 類:(1 )在光線作用下能使電子溢出物體表面的現象稱為外光電效應,如光電管、光電倍增管等;(2 )在光線作用下能使物體的電阻率改變的現象稱為內光電效應,如光敏電阻、光敏晶體管等;(3 )在光線作用下,物體產生一定方向電動勢的現象稱為光生效應,如光電池等。 標準類型
1)漫反射型:一般型或能量型 (-8),聚焦式 (-8-H),帶背景抑制功能型 (-8-H),帶背景分析功能型 (-8-HW)
2)反射板型:一般型 (-6),帶偏振濾波功能型 (-54, -55),帶透明體檢測功能型 (-54-G),帶前景抑制功能型 (-54-V)
3)對射型
4)槽型
5)光纖傳感器:塑料光纖型,玻璃光纖型
6)色標傳感器,顏色傳感器,熒光傳感器
7)光通訊
8)激光測距:三角反射原理型,相位差原理型,時間差原理型
9)光柵
10)防爆/隔爆
安全類型
1)安全對射光電
2)安全光柵
3)安全光幕
4)安全控制器
門控類型
1)雷達傳感器:區域檢測型
2)主動式傳感器:單光束型,多光束型,區域檢測型
3)被動式傳感器:區域檢測型
4)電梯光幕
5)通用光電:槽形,對射型等
特長
①檢測距離長
如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等,便能實現其他檢測手段(磁性、超聲波等) 無法遠距離檢測。
②對檢測物體的限制少
由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理,所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬,它可對玻璃、塑料、木材、液體等幾乎所有物體進行檢測。
③響應時間短
光本身為高速,并且傳感器的電路都由電子零件構成,所以不包含機械性工作時間,響應時間非常短。
④分辨率高
能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點,或通過構成特殊的受光光學系統,來實現高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。
⑤可實現非接觸的檢測
可以無須機械性地接觸檢測物體實現檢測,因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此,傳感器能長期使用。
⑥可實現顏色判別
通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質,可對檢測物體的顏色進行檢測。
⑦便于調整
在投射可視光的類型中,投光光束是眼睛可見的,便于對檢測物體的位置進行調整
是將光信號轉換為電信號的一種器件。其工作原理基于光電效應。光電應是指光照射在某些物質上時,物質的電子吸收光子的能量而發生了相應的電效應現象。根據光電效應現象的不同將光電效應分為三類:外光電效應、內光電效應及光生伏效應。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。分析了光電器件的性能、性曲線。
應用
代購德國易福門IFM進口光電傳感器用光電元件作敏感元件的光電傳感器,其種類繁多,用途廣泛。按光電傳感器的輸出量性質可分為兩類:(1 )把被測量轉換成連續變化的光電流而制成的光電測量儀器,可用來測量光的強度以及物體的溫度、透光能力、位移及表面狀態等物理量。例如:測量光強的照度計,光電高溫計,光電比色計和濁度計,預防火災的光電報警器,構成檢查被加工零件的直徑、長度、橢圓度及表面粗糙度等自動檢測裝置和儀器,其敏感元件均用光電元件。半導體光電元件不僅在民用工業領域中得到廣泛的應用,在軍事上更有它重要的地位。例如用硫化鉛光敏電阻可做成紅外夜視儀、紅外線照相儀及紅外線導航系統等;(2 )把被測量轉換成繼續變化的光電流。利用光電元件在受光照或無光照射時" 有" 或"無"電信號輸出的特性制成的各種光電自動裝置。光電元件用作開關式光電轉換元件。例如電子計算機的光電輸入器,開關式溫度調節裝置及轉速測量數字式光電測速儀等。
一、煙塵濁度監測儀
防止工業煙塵污染是環保的重要任務之一。為了消除工業煙塵污染,首先要知道煙塵排放量,因此必須對煙塵源進行監測、自動顯示和超標報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加,光源發出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加,到達光檢測器的光減少,因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。
二、條形碼掃描筆
當掃描筆頭在條形碼上移動時,若遇到黑色線條,發光二極管的光線將被黑線吸收,光敏三極管接收不到反射光,呈高阻抗,處于截止狀態。當遇到白色間隔時,發光二極管所發出的光線,被反射到光敏三極管的基極,光敏三極管產生光電流而導通。整個條形碼被掃描過之后,光敏三極管將條形碼變形一個個電脈沖信號,該信號經放大、整形后便形成脈沖列,再經計算機處理,完成對條形碼信息的識別。
三、產品計數器
產品在傳送帶上運行時,不斷地遮擋光源到光電傳感器的光路,使光電脈沖電路產生一個個電脈沖信號。產品每遮光一次,光電傳感器電路便產生一個脈沖信號,因此,輸出的脈沖數即代表產品的數目,該脈沖經計數電路計數并由顯示電路顯示出來。
四、光電式煙霧報警器
沒有煙霧時,發光二極管發出的光線直線傳播,光電三極管沒有接收信號。沒有輸出,有煙霧時,發光二極管發出的光線被煙霧顆粒折射,使三極管接受到光線,有信號輸出,發出報警。
五、測量轉速
在電動機的旋轉軸上涂上黑白兩種顏色,轉動時,反射光與不反射光交替出現,光電傳感器相應地間斷接收光的反射信號,并輸出間斷的電信號,再經放大器及整形電路放大整形輸出方波信號,最后由電子數字顯示器輸出電機的轉速。
六、光電池在光電檢測和自動控制方面的應用
光電池作為光電探測使用時,其基本原理與光敏二極管相同,但它們的基本結構和制造工藝不相同。由于光電池工作時不需要外加電壓;光電轉換效率高,光譜范圍寬,頻率特性好,噪聲低等,它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測距、激光準直、電影還音、紫外光監視器和燃氣輪機的熄火保護裝置等。
應用案例
光電傳感器應用于激光
由于光電傳感器對紅外輻或可見光,或對二者都特別靈敏,因而就更加容易成為激光攻擊的目標。此外,電子系統及傳感器本身還極易受到激光產生的熱噪聲和電磁噪聲的干擾而無法正常工作。戰場上的激光器攻擊光電傳感器的方式主要有以下幾種:用適當能量的激光束將傳感器“致盲",使其無法探測或繼續跟蹤已經探測到的目標。或者,如果傳感器正在導引器飛向目標,則致盲將使其失去目標。綜上所述,由于傳感器在戰場上發揮的作用越來越重要,同時又很容易遭受激光攻擊,它們已成為低能激光目標。
光電傳感器應用于自動抄表系統
隨著微電子技術、傳感器技術、計算機技術及現代通訊技術的發展,可以利用光電傳感器來研制自動抄表系統。電能表的鋁盤受電渦流和磁場的作用下產生的轉矩驅動而旋轉。采用光電傳感器則可將鋁盤的轉數轉換成脈沖數。如:在旋轉的光亮的鋁盤上局部涂黑,再配以反射式光電發射接收對管,則當鋁盤旋轉時,在局部涂黑處便產生脈沖,并可將鋁盤的轉數采樣轉換為相應的脈沖數,并經光電耦合隔離電路,送至CPU的T0端口進行計數處理。采用光電耦合隔離器可有效地防止干擾信號進入微機。再結合其它傳輸方式便可以形成自動抄表系統。
光電傳感器應用于監控煙塵污染
光電傳感器是一種小型電子設備,它可以檢測出其接收到的光強的變化,通過把光強度的變化轉換成電信號的變化實現控制功能。由于光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點,因此在工業自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用,而我們可以利用光電傳感器的特性來檢測煙塵的情況,因而光電傳感器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。
衛生級防沖洗型光電傳感器
防沖洗型傳感器,能夠提供高的可靠性和舒適性,并將運行成本降至低。配合IO-Link接口以及能夠大幅延長使用壽命的proTect+密封理念,這兩款新型傳感器適用于苛刻的應用環境,堪稱食品和飲料行業的理想解決方案。 [4]
特性
1)暫態響應范圍寬,諧波測量能力強
暫態特性的優劣是判斷一種互感器能否在電力系統中獲得應用的一個重要參數,特別是與繼電保護動作時間的配合。傳統電磁式互感器由于存在鐵芯,對高頻信號的響應特性較差,不能正確反映一次側的暫態過程。而光電互感器傳測量的頻率范圍主要由電子線路部分決定,沒有鐵芯飽和的問題,因此能夠準確反映一次側的暫態過程。一般可設計到0.1 Hz到1 MHz,特殊的可設計到200 MHz的帶通。光電傳感器的結構可以測量高壓電力線路上的諧波。而電磁感應互感器是難以達到的。
2)數字接口,通信能力強
由于光電傳感器下傳的就是光數字信號,與通信網絡容易接口,且傳輸過程中沒有測量誤差。同時隨著微機化的保護控制設備的廣泛采用,光電互感器可以直接向二次設備提供數字量,這樣就能省去原來保護裝置中的變換器和A/D采樣部分,使二次設備得到大大的簡化,推動保護新原理的研究。
3)體積小,重量輕、易升級,滿足變電站小型化與緊湊型的要求,由于光電傳感器是靠傳感頭和電子線路進行信號的獲取和處理,體積小,重量一般在 1000 kg以下,便于集成在AIS或GIS中,這樣將大大減少變電站的占地面積,滿足變電站小型化和緊湊化的要求。同時光電互感器通過少量光纜與二次設備連接,可使電纜溝和電纜大為減。
市場領域
光電傳感器的主要應用領域:車載娛樂/導航/DVD系統背光控制,以便在所有的環境光條件下都可以顯示出理想的背光亮度;后座娛樂用顯示器背光控制;儀表組背光控制(速度計/轉速計);自動后視鏡亮度控制(通常要求兩個傳感器,一個是前向的,一個是后向的);自動前大燈和雨水感應控制(專用,根據需求進行變化);后視相機控制(專用,根據需求進行變化)。在提供更舒適的顯示質量方面已經成為有效的解決方案之一,它具有與人眼相似的特性,這對于汽車應用而言至關重要,因為這些應用要求在所有環境光條件下都能達到全的背光效果。例如,在白天,用戶需要最大的亮度來實現最佳的可見度,但是這種亮度在對于夜間條件而言則是過亮的,因此帶有良好光譜響應 (良好的IR衰減)的光傳感器、適當的動態范圍和整體的良好輸出信號調節可以很容易地自動完成這些應用。終端用戶可以設置幾個閾值水平(如低、中、亮光),或能夠隨意地動態地改變傳感器的背光亮度。這也適用于汽車后視鏡亮度控制,當鏡子變暗和/或變亮時需要智能的亮度管理,可以通過環境光傳感器來完成。
對于便攜式應用,如果用戶不改變系統設置(通常是亮度控制),那么一個顯示器總是消耗同樣多的能量。在室外等特別亮的區域,用戶傾向于提高顯示器的亮度,這就會增加系統的功耗。而當條件變化時,如進入建筑物,大多數用戶都不會去改變設置,因此系統功耗仍然保持很高。但是,通過使用一個光傳感器,系統能夠自動檢測條件變化并調節設置,以保證顯示器處于最佳的亮度,進而降低總功耗。在一般的消費類應用中,這也能夠延長電池壽命。對、筆計本電腦、PAD和數碼相機,通過采用環境光傳感器反饋,可以自動進行亮度控制,從而延長了電池壽命。
并不是一個新的構想。在數十年前就已經利用光電二極管和光敏電阻來實現這一構想。所謂新構想,是指對環境光感應的同時還能消減無用的紅外線和紫外線光,而且在支持汽車規格AECQ-1000嚴格要求的同時還可以實現小封裝,尤其是能夠保證在-40度至+105度(2級)溫度范圍內的操作,以滿足其余的規格要求。如何保持工作質量標準并滿足AECQ-1000的2級工作要求,這是當今在所有光設計解決方案中所面臨的挑戰。采用一個光傳感器或LED發射器或接收器時,任何的光學解決方案都會面臨著暴露在恒定高溫下(>+85度)而出現的封裝變色問題(會變暗或變成淡黃)。同樣值得一提的是,到目前為止,所有環境光傳感器的應用都限于車艙內,在發動機艙或戶外環境中還沒有出現光傳感器應用。事實上,即使出現了這樣的應用,光封裝也不是針對這樣的苛刻條件(+125或+150度的條件)而設計,因此,在當前的光學封裝技術下,它們很可能還不能夠承受這樣的條件。
半導體相似傳感器和封裝開發的最新進展使得終端用戶在光傳感器上具有了更廣泛的選擇。小封裝、低功耗、高集成和簡單易用性是設計者更多地采用光傳感器的原因,其應用范圍涉及消費類電子、工業應用以及汽車領域。 [4]
新技術和應用
1、德國易福門IFM進口光電傳感器用于目標跟蹤和坐標定位256光電管陣列四象限CMOS光電傳感器
將傳統的象限傳感器與當前迅速發展的CMOS圖象傳感器相結合,提出了使用有源傳感陣列感光的256單元光電管陣列四象限CMOS光電傳感器。
該傳感器的感光單元采用了CMOS圖象傳感器中使用的有源像素傳感器(Active Pixel Sensor,APS)設計,在感光單元內部由光電信號預處理電路直接將傳感產生的光電信號轉化為幅度較大的電信號輸出,避免了對微弱信號的處理,降低了噪聲的影響。傳感器應用陣列采集光信號,可以直接確定目標光源的坐標位置并實現一步到位的快速調整。傳感器使用標準CMOS工藝制造,將傳感陣列與信號處理電路集成在同一芯片上,可以實現傳感器的SOC集成和智能化(Smart Sensor)設計。廣泛應用于激光的瞄準、制導、跟蹤,搜索裝置,精密測量,如激光微定位、位移監控、精密機床的光電控制等領域。是一種用于目標跟蹤和坐標定位的新型集成陣列四象限CMOS光電傳感器。
2、光敏象限陣列與磁敏線陣列兼容CMOS數模混合傳感器集成電路
基于硅光電傳感的象限傳感器廣泛應用于激光的跟蹤制導、位移監控、精密機床等控制等領域。基于硅的半導體磁敏傳感器廣泛應用于測量磁場強度的各種磁場計、讀出磁介質上信息的各類磁頭以及非磁信號的探測器等。
3、應用光電二極管陣列的SPR生物傳感器微弱信號檢測
以提升表面等離子共振生物醫學傳感器的檢測能力為目標,用高性能光電二極管陣列為光電轉換器件,論證并實現一種可高效抑制噪聲的檢測方法,利用光電二極管陣列器件可輸出參考噪聲信號的特性,通過相干消噪結合小波軟閾值消噪,使SPR傳感器輸出信噪比從40dB左右提高到52dB以上。用SPR傳感器檢測人體免疫球蛋白(IgG)分子特異性結合的實驗表明,該方法顯著提高了SPR傳感器的分辨率,使之可精確檢測樣液中IgG含量10~(-3)mg/mL量級的微弱變化,精度和分辨率提升一個數量級以上。
4、光電檢測傳感器陣列在運動物體檢測中的應用
一個基于覆蓋理論和卡爾曼濾波算法的光電檢測傳感器陣列,該陣列具有采集和處理陣列覆蓋區域中所感知對象信息的功能,即檢測和描述感知對象的存在、運動及其運動軌跡等情況。
國內外光電傳感器的研究現狀
由于光電傳感器的應用涉及的領域非常廣泛,其研究和開發在世界上引起了高度重視,各國更是競相研究開發并引起激烈的競爭。從最初的應用于軍事逐漸發展到民事,而且與我們的生活息息相關,應該說現代化的生活離不開光電傳感器的參與,機、復印機、掃描儀、打印機、車庫開門器、液晶顯示器、色度計、分光計、汽車和醫療診斷儀器等等不勝枚舉。
美國是研究光電傳感器起步最早、水平最高的國家之一,在軍事和民用領域的應用發展得十分迅速。在軍事應用方面,研究和開發主要包括:水下探測、航空監測、核輻射檢測等。美國也是最早將光電傳感器用于民用領域的國家。如運用光電傳感器監測電力系統的電流、溫度等重要參數,檢測肉類和食品的細菌和病毒等。美國擁有最健全的光電傳感器產品線,超過12000種產品包括自含式或放大器分離型,限位開關外型或小型傳感器,精密檢測或長距離檢測傳感器,檢測距離長達305m。并且擁有行業內全的標準光纖和定制光纖產品。大部分產品防護等級達到NEMA6P和IP67。日本和西歐各國也高度重視并投入大量經費開展光電傳感器的研究與開發。20世紀90年代,研究開發出多種具有一水平的民用光電傳感器,日本的電器以價格適中質量好而響譽全球。西歐各國的大型企業和也積極參與了光電傳感器的研發和市場競爭。我國對光電傳感器研究的起步時間與國際相差不遠。已有上百個單位在這一領域開展工作,主要是在光電溫度傳感器、壓力計、流量計、液位計、電流計等領域進行了大量的研究,取得了上百項科研成果,有的達到先平。
但與發達國家相比,我國的研究水平還有不小的差距,主要表現在商品化和產業化方面,大多數品種仍處于實驗研制階段,還無法投入批量生產和工程化應
德國易福門IFM進口光電傳感器方法具有精度高、反應快、非接觸等優點,而且可測參數多,傳感器的結構簡單,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。
光電傳感器是各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵元件,它是把光信號(可見及紫外鐳射光)轉變成為電信號的器件。
光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電物理量,如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量,如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度,以及物體的形狀、工作狀態的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點,因此在工業自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。新的光電器件不斷涌現,特別是CCD圖像傳感器的誕生,為光電傳感器的進一步應用開創了新的一頁。
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