【正文】 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，光電技術(shù)會(huì)更有進(jìn)一步服務(wù)于工業(yè) 農(nóng)業(yè) 醫(yī)學(xué)和國防事業(yè)中。硅是間接帶隙材料，有聲子的參與才能發(fā)出光子且效率很低。 T型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的放大電路由電阻比值結(jié)構(gòu)決定放大器的增益，且反饋電阻 擴(kuò)展了 (1+R )倍，減少了熱噪聲和對(duì)運(yùn)放輸入偏置電流的影響，放大器具有精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。 圖 13 智能光電檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 智能信號(hào)處理系統(tǒng)由微處理器和智能模塊組成，其中，微處理器承擔(dān)數(shù)據(jù)的處理、運(yùn)算、存儲(chǔ)、管理及信息傳輸?shù)热蝿?wù)，是智能光電檢測(cè)系統(tǒng)的核心，并決定其性能。它可以大大地解放勞動(dòng)力，達(dá)到提高 生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本的目的。插值法和空間擬合法一個(gè)共同的特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性不大好，很難滿足在線檢測(cè)的要求。 CCD 的組成主要是由一個(gè)類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前用于激光掃描三角測(cè)量的視覺敏感器主要有二維面型 PSD 、線型 PSD和CCD。由于該光平面以一定角度入射到工件上，隨著坡口處位置高低的變化， 該光帶在工件表面和坡口內(nèi)部將形成一條空問曲線 ABCDE。 由于 CCD 具有光電轉(zhuǎn)換、信息存儲(chǔ)等能，因而在圖像傳感、信號(hào)處理、數(shù)字信息存儲(chǔ)三大領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。 采用光電傳感器可以提供也紙輥直徑成比例的 4— 20mA信號(hào)。 3) 檢測(cè)誤差 177。若不用連接器而是將不同的光柵用光纖熔接在一起．通過光譜儀檢測(cè)出它們的光功率基本相同．熔接的方法可以有效抑制功率的衰減。光電探測(cè)器相當(dāng)于一個(gè)電流源，完成光功率到電流 的轉(zhuǎn)化。因此，這里超聲和光電傳感器都需要。當(dāng)黑白間隔數(shù)一定時(shí) ,電脈沖的頻率便與轉(zhuǎn)速成正比。反射型光電開關(guān)又分為 2種類型 :反射鏡反射型和被測(cè)物體反射型 (散射型 )。如果帶材在運(yùn)送過程中左偏時(shí) ,遮光面積減小 ,光敏電阻的光照增加 ,阻值變小 ,電橋失衡 ,放大器輸出電壓 U 0 為負(fù)值 。 根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)輸出的目的和 形式的不同。 3)遠(yuǎn)距離、大量程。 5)光學(xué)產(chǎn)業(yè)由于發(fā)達(dá)國家已基本退出光學(xué)冷加工行業(yè)，向現(xiàn)代光電技術(shù)和光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域集中，因此全球光學(xué)冷加工產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移的格局已基本形成，大多聚集于珠三角和長三角地區(qū)。 【關(guān)鍵詞】 :光電檢測(cè) 光電傳感器 工業(yè)應(yīng)用 0 引言 光電傳感器由于反應(yīng)速度快．能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量．而且精度高、分辨力高、可靠性好．加之半導(dǎo)體光敏器件具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于軍事、宇航、通信、檢測(cè)與工業(yè)自動(dòng)化控制等多種領(lǐng)域中。激光及應(yīng)用的銷售集中體現(xiàn)在光存儲(chǔ)，激光測(cè)距和準(zhǔn)直、激光醫(yī)療設(shè)備以及激光加工設(shè)備等方面。如用激光干涉法測(cè)量長度的精度可達(dá) 0． 05斗 m／ m。它不能直接滿足輸出的要求。光電帶材跑偏檢測(cè)儀的工作原理如圖 1所示 ,由光電式邊緣位置傳感器和測(cè)量電橋放大電路組成。 光電開關(guān) 光電開關(guān)通常都是由光 電式傳感器和控制器組成 ,控制器對(duì)光電式傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理 ,并做出相應(yīng)的開關(guān)響應(yīng)。反射式光電轉(zhuǎn)速儀的工作原理如圖 4a所示。這種系統(tǒng)可靠性是關(guān)鍵，如果光眼沒有檢測(cè)到玻璃片，則空吸杯會(huì)立即停吸，玻璃將落地摔碎。另外在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路時(shí)，應(yīng)選擇較大的反饋電 阻，反饋電阻上應(yīng)并聯(lián)小電容，構(gòu)成濾波器，濾除高頻噪聲，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的信噪比。從圖 8和圖 9中可以清晰看見各點(diǎn)光柵的反射光譜圖．進(jìn)一步說明該系統(tǒng)的光路部分性能良 好。 若選用 DALSA 公司的 CTE44096 其掃描頻率達(dá) 100MHz 當(dāng)檢測(cè)相同尺寸的物體時(shí)檢測(cè)時(shí)間不到 1秒鐘。超聲波傳感器是這個(gè)過程檢測(cè)的最佳選擇。 CCD 的基本功能是電荷的存貯和電荷的轉(zhuǎn)移。激光從激光二級(jí)管發(fā)出，經(jīng)柱面 透鏡，在工件表面匯聚成寬度很窄的光帶。蹤控制。它主要應(yīng)用于夜視 (微光夜視、紅外夜視 )、實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)戰(zhàn)術(shù)偵察 機(jī)載預(yù)警、導(dǎo)彈自動(dòng)跟蹤、高速飛行目標(biāo)的軌跡測(cè)量等方面。一維的樣本數(shù)據(jù)擬合等效 于數(shù)學(xué)上的曲線擬合，可選擇的數(shù)學(xué)模型有線性模型、非線性模型和樣條函數(shù)。光電傳感器非接觸地探測(cè)物體，廣泛用于許多自動(dòng)化領(lǐng)域，如管理系統(tǒng)、機(jī)械制造、包裝工業(yè)等。一般智能電子檢測(cè)系統(tǒng)由智能信號(hào)處理系統(tǒng)、光電傳感系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)和接口單元等組成。 (1)光電轉(zhuǎn)換電路 采用光電檢測(cè)技術(shù)首先應(yīng)設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路解決光電轉(zhuǎn)換問題。然而隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)信息的處理和傳輸速度有了更進(jìn)一步的提高，特別是近年來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)移動(dòng)設(shè)備低功耗有了更高的要求。主要有兩個(gè)方面的應(yīng)用：一是生物體內(nèi)產(chǎn)生光子來檢測(cè)生命過程，應(yīng)用于 生物學(xué)研究 食品品質(zhì)檢測(cè) 醫(yī)療診斷 環(huán)境監(jiān)測(cè)等。除此 以外，光學(xué)器件和電子器件價(jià)格較貴。 有機(jī)聚合物具有加工合成和器件制造容 易，價(jià)格成本低 介電常數(shù)較低 易于和半導(dǎo)體器件 光纖集成 響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，近年來一直是研究的熱點(diǎn)。為了消除光電信號(hào)轉(zhuǎn)換中的這種不利影響，應(yīng)設(shè)計(jì)濾波電路，濾除自然光及噪聲的干擾。 光電傳感器系統(tǒng)主要由光電檢測(cè)元件組成，包括光源、光學(xué)通路和光電元件等組成，其功能是實(shí)現(xiàn)光學(xué)變換和光電轉(zhuǎn)換與傳輸。 所謂光電檢測(cè)系統(tǒng)是指對(duì)待測(cè)光學(xué)量或由非光學(xué)待測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成的光學(xué)量，通過光電變換和電路處理的方法進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)。固態(tài)圖像傳感器利用光敏單元的光 電轉(zhuǎn)換功能將投射到光敏單元上的光學(xué)圖像轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)“圖像”，即將光強(qiáng)的空間分布轉(zhuǎn)換為與光強(qiáng)成比例的、大小不等的電荷包空間分布，然后，利用移位寄存器的移位功能將電信號(hào)“圖像”轉(zhuǎn)送，經(jīng)輸出放大器輸出。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國在精密儀器的生產(chǎn)制造和引進(jìn)外國新技術(shù)、新工藝方面還會(huì)有長足的發(fā)展。 CCD應(yīng)用前景 目前，隨著大規(guī)模微細(xì)加工技術(shù)的展，CCD像素高密度集成技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。 選擇最佳入射角．使得在垂直方向上的散射光最為理想，故確定該值為傳感器發(fā)射與接收光路間的夾角。 線陣 CCD 器件是由陣列光敏元曝光一定時(shí) 間后在相應(yīng)驅(qū)動(dòng)脈沖作用下，信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至移位寄存器，由移位寄存器一位一位地將其輸出，從而得到所需的光電信息。 有些光電傳感器是靠光強(qiáng)的起伏變化控制其輸出的 (目標(biāo)近光強(qiáng)增，目標(biāo)遠(yuǎn)光強(qiáng)減 )。 在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用 由于所用的機(jī)器功率高體積大，所以大功率的大型光電傳感器在這里倍受青睞，成為有效的控制工具。 圖 10 檢測(cè)系統(tǒng)框圖 檢測(cè)原理 1) 被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)與線陣 CCD 掃描的數(shù)字同步：由于 CCD 的行掃描與被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的因此運(yùn)動(dòng)方向上的分辨力與運(yùn)動(dòng)速度密切相關(guān)另外為了提高檢測(cè)效率希望在被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)加速恒速減速的過程中都能進(jìn)行檢測(cè)即在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中不論運(yùn)動(dòng)速度如何變化如果使被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)與線陣 CCD掃描保持一種同步關(guān)系就能保證掃描的圖像具有相當(dāng)?shù)姆直媪途缺疚奶岢龅臄?shù)字同步方法原理是被測(cè)物體按要求的分辨力相對(duì)線陣 CCD 運(yùn)動(dòng)某個(gè)距離線陣 CCD 就掃描一行它們之間保持這種嚴(yán)格的同步關(guān)系。光電轉(zhuǎn)換與放大電路如圖 6所示。它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)處理影響極大，起著連接傳感光路與電路的橋梁作用。轉(zhuǎn)軸上裝有帶孔的圓盤 ,圓盤的一邊設(shè)置光源 ,另一邊設(shè)置光電元件。 光電開關(guān)可用于生產(chǎn)流水線統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量 ,檢測(cè)裝配件到位與否及裝配質(zhì)量 (如瓶蓋是否壓合上等 ),并且可以根據(jù)被測(cè)物的特定標(biāo)記 ,發(fā)出自動(dòng)控制信號(hào)。一方面 ,輸出電壓 U 0 由顯示器顯示出來 。不同的傳感器具有不同的輸出信號(hào)。光照到被測(cè)物體上可以認(rèn)為是沒有測(cè)量力的，因此也無摩擦．可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量．是各種測(cè)量方法中效率最高的一種。 1998年美國在亞利桑那州南部的 Tucson，以亞利桑那大學(xué)為中心建立了“光谷”，“光谷”內(nèi)企業(yè)約 150余家，主要從事精密電子零件、電子設(shè)計(jì)軟件研發(fā)和定位系統(tǒng)等。從上述分析可知，現(xiàn)代信息技術(shù)的主體是光子技術(shù)與微電子技術(shù)．而光子技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合，它們相互交叉、相互滲透與補(bǔ)充，就形成了光電信息技術(shù)，光電信息技術(shù)的主要內(nèi)容是電一光信息轉(zhuǎn)換和光一電信息的轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用．是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。 LED原材料、外延、芯片、封裝、應(yīng)用及相關(guān)配套件，設(shè)備儀器儀表等已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。如用光電方法實(shí)現(xiàn)各種物理量的測(cè)量，微光、弱光測(cè)量，紅外測(cè)量，光掃描、光跟蹤測(cè)量，激光測(cè)量，光纖測(cè)量，圖象像測(cè)量等。 光電傳感器處于被測(cè)對(duì)象與檢測(cè)系統(tǒng)的接口處．是一個(gè)信號(hào)變換器。在這些生產(chǎn)線中 ,帶鋼在運(yùn)送過程中容易在傳送帶上發(fā)生跑偏 ,致使其邊緣與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞和摩擦 ,從而產(chǎn)生卷邊和斷裂 ,造成廢 品 ,同時(shí) ,也會(huì)使傳送機(jī)械損壞 。 2 路光線均轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) U U2,由運(yùn)算器計(jì)算出 U1和 U2的比值 ,從而進(jìn)一步計(jì)算出被測(cè)煙塵的濃度。由于光電元器件的反應(yīng)速度快 ,動(dòng)態(tài)性較好 。 一種用于傳送玻璃板的空吸杯自動(dòng)系統(tǒng)工作過程如下：機(jī)械手把迭在一起的玻璃板一次一塊地搬送到傳送帶上。提高電路的精度．光電檢測(cè)電路部分的電阻應(yīng)選擇高精度的金屬膜電阻．電容應(yīng)選擇漏電流小的電容．前置運(yùn)放與光電二極管的節(jié)點(diǎn)處需要用保護(hù)環(huán)保護(hù)起來。 ARM則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。 經(jīng)邊緣探測(cè)后得到的圖像拐點(diǎn)處的 (Xi, Yi)坐標(biāo)值也即為拐點(diǎn)特征值它為合理確定檢測(cè)位置提供了有利的依據(jù)由于能根據(jù)被測(cè)零件的復(fù)雜程度自動(dòng)提取圖像拐點(diǎn)特征值因而可以用探測(cè)到的特征值作為基準(zhǔn)確定檢測(cè)位置摒棄了固定位置進(jìn)行檢測(cè)的弊病。用一個(gè)積分型延遲定時(shí)器可展寬傳感器的輸出和響應(yīng)信號(hào)。從結(jié)構(gòu)上， CCD 可分為線陣 CCD和面陣 CCD兩種，后