馬譽(yù) 湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

淺談光電傳感器精確測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)

馬譽(yù) 湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

高精度光電傳感器憑借著精密的檢測(cè)硬件與高效的算法，在故障處理、設(shè)備檢查、管道探傷等方面都有著較為客觀的發(fā)展，這其中綜合運(yùn)用了高精度加工技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)。本文通過對(duì)光電傳感器的工作原理和精度進(jìn)行分析，提出了提高光電傳感器測(cè)量精度的一些方案，為光電傳感器的發(fā)展與創(chuàng)新指明了方向。

光電傳感器 精確測(cè)量 精度提升

1 光電傳感器的工作原理

光電傳感器包括各種各樣的外殼，有著獨(dú)特的微型設(shè)計(jì)，從8mm到30mm的管狀樣式，以及小、中和大塊樣式。這些器件提供比其他感測(cè)模式（例如電感或電容傳感器）更長(zhǎng)距離的部件的非接觸檢測(cè)，同時(shí)提供多種安裝選項(xiàng)和靈活性。光電傳感器提供目標(biāo)的非接觸式精確檢測(cè)。它們發(fā)射紅外光、紅光或激光，目標(biāo)打斷光束或?qū)⒐馐瓷浠貍鞲衅饕约せ顐鞲衅鬏敵?。光電傳感模式分為三種主要類型，即通過光束、回歸反射和漫反射。光電傳感器可以檢查物體存在、顏色、距離、尺寸、形狀和更多的目標(biāo)屬性。漫射感測(cè)模式，有時(shí)被稱為能量接近檢測(cè)，使用目標(biāo)的反射率來檢測(cè)。與其他光電感測(cè)模式不同，物體將光反射回傳感器的接收器，而不是中斷光束以致動(dòng)輸出?；厣涓袦y(cè)模式，被稱為回射或反射，需要使用反射器或反射帶以將發(fā)射的光反射回接收器。類似于穿透光束感測(cè)模式，目標(biāo)必須斷開光束以致動(dòng)輸出。光電傳感器使用光束來檢測(cè)物體是否存在，當(dāng)需要較長(zhǎng)的感應(yīng)距離或想要感應(yīng)的物品是非金屬時(shí)，此技術(shù)是電感式接近傳感器的理想替代方案。光電傳感器可以滿足許多行業(yè)的應(yīng)用，如材料處理，包裝，食品加工和運(yùn)輸。對(duì)于需要非標(biāo)準(zhǔn)連接器或電纜的專用應(yīng)用，可以自定義傳感器連接。

2 光電傳感器的精度分析

光電傳感器精度的概念是指測(cè)量的可重復(fù)性的程度，換句話說，如果完全相同的值被測(cè)量多次，則理想的傳感器將每次輸出完全相同的值。但是真實(shí)的傳感器輸出相對(duì)于實(shí)際正確值以某種方式分布的一定范圍的值。傳感器的精度對(duì)于實(shí)驗(yàn)來說具有至關(guān)重要的作用，需要加以重視。例如，假設(shè)對(duì)傳感器施加恰好為150mm Hg的壓力，即使施加的壓力從不改變，來自傳感器的輸出值也將顯著變化，當(dāng)真實(shí)值和傳感器的平均值不在彼此的一定距離內(nèi)時(shí)，在精度問題中出現(xiàn)一些微妙的問題，傳感器的精度是實(shí)際值(必須由主要或良好的二次標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量)和傳感器輸出端的指示值之間存在的最大差值。光電傳感器通常是“到達(dá)”光電傳感器，因?yàn)闊o(wú)論目標(biāo)物體的顏色、紋理、表面光潔度或材料如何，都將被可靠地檢測(cè)到。穿透光束感測(cè)模式，有時(shí)被稱為穿透光束、透射光束，相對(duì)模式或光束斷裂，是最古老的光電感測(cè)模式。光發(fā)射器和接收器在不同的殼體中。同樣，精度可以表示為滿量程的百分比或絕對(duì)值。提高精度實(shí)際就是在減小某些特定條件下實(shí)際輸出值和指定輸出值之間的差，如果特性曲線具有與理想相同的靈敏度斜率但不是零與Y軸相交，理想曲線將僅在一個(gè)溫度(通常為25℃)下存在，而實(shí)際曲線將在最小溫度和最大溫度極限取決于樣品和電極的溫度。

3 提高光電傳感器精度的方案

背景抑制。光電傳感器設(shè)計(jì)用于需要傳感器看到非常接近反射背景的目標(biāo)的應(yīng)用。當(dāng)目標(biāo)和背景具有相似的反射率，例如，從目標(biāo)返回到傳感器的光大致等于從背景反射的光時(shí)或者當(dāng)針對(duì)較亮的反光背景時(shí)，能夠更加精確地識(shí)別。

ClearSight攝像頭。清晰的攝像頭傳感器可以解決光電傳感器的三個(gè)最大的挑戰(zhàn)：對(duì)比度、形狀變化和潮濕的環(huán)境。傳感器提供可靠的檢測(cè)透明材料，如玻璃、塑料瓶或薄膜。

顏色傳感器。從設(shè)計(jì)用于工業(yè)用途的真正RGB顏色識(shí)別傳感器到檢測(cè)套準(zhǔn)標(biāo)記的傳感器以及各種背景顏色，使色彩/對(duì)比度傳感器滿足應(yīng)用需求。

光電傳感器的信號(hào)傳輸。從傳感器發(fā)出的光穿過電纜中的透明光纖并在光纖的末端出現(xiàn)。發(fā)射或反射的光束通過不同的光纖被帶回接收器，光纖電纜是感測(cè)小物體的理想選擇，安裝在光電傳感器無(wú)法接近的位置。傳感器適用于需要檢測(cè)非常小的物體，在難以到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行使用。傳感器包括一個(gè)光放大單元和一個(gè)光纖電纜，可以安裝在檢測(cè)區(qū)域，允許遠(yuǎn)程靈敏度調(diào)整。

光叉式安裝。交叉安裝是一種易于應(yīng)用且具有成本效益的方法，適用于各種行業(yè)的小型零件檢測(cè)和計(jì)數(shù)。它們消除了與其他傳輸光束感測(cè)解決方案相關(guān)的對(duì)準(zhǔn)和調(diào)整問題，從塑料和金屬模型中選擇。

光陣列傳感器將多個(gè)發(fā)射器或接收器元件組合成單個(gè)外殼，以創(chuàng)建感測(cè)場(chǎng)，而不是單個(gè)感測(cè)光束。因此，這些傳感器可以在更廣泛的區(qū)域上檢測(cè)目標(biāo)。這使得陣列對(duì)于檢測(cè)奇怪形狀的部件，具有間隙或間隔的產(chǎn)品或不一致地定位的目標(biāo)是理想的，以使用多個(gè)傳感器，且具有較少的成本。

4 總結(jié)與展望

光電傳感器的改進(jìn)是一條光明而曲折的路，在這條路上會(huì)出現(xiàn)很多難題與挑戰(zhàn)，這個(gè)任務(wù)長(zhǎng)期而又艱巨，需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不斷地進(jìn)行總結(jié)歸納。為實(shí)現(xiàn)自身的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而進(jìn)行大膽革新，利用創(chuàng)新思維進(jìn)行光電傳感器研發(fā)，從而大踏步地走向儀器的精確化發(fā)展。

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