光电互感器的研究应用

光电互感器的研究应用（精选9篇）

光电互感器的研究应用 篇1

光电传感器因其灵敏轻便等优势而被广泛应用于自动化设备检测装置中。20世纪80年代, 美国军事领域开始应用光电传感器信息融合技术;2013年3月15日, 美国国防先期计划研究局 (DARPA) 公布了在阿灵顿召开的已进入第二阶段的MIST-LR项目会议, 指出在未来的第三阶段, 将开发出能够提升飞行器性能的原型系统传感器, 极大发挥其在民用和军事两个方面的助推器作用。

1 应用必要

第一, 光电传感器获取信息的过程实际是一个多对一的对应抽样过程, 在将客观世界空间的信息传输至传感器这一过程中信息丢失的问题难以避免;第二, 军事领域中光电传感器的数量庞大, 急需处理的信息量也繁多冗杂, 这些都会给人工处理带来一定困扰, 而光电传感器信息融合技术的应用巧妙地解决了这一信息综合处理的难题;第三, 应用环境决定了光电传感器性能发挥的好坏, 但截至目前尚未有一个国家可以开发出适用于任何环境下且性能优于其他类型的光电传感器。

2 概念优点

光电传感器信息融合的过程正是为了完成目标分类、识别及跟踪等任务而进行信息自动分析综合处理的过程。军事领域中的目标识别及跟踪可以实现光电传感器目标属性中的监视功能, 有利于精确定位与预估判决。我国航天技术的高速发展离不开当前最热门的技术之一——航天技术上光电传感器信息融合技术, 它能够有效提高空间的分辨率和系统的可靠性, 无疑成为我国GDP增长的“助推器”。

3 工作原理

光电传感器能够有效检测到光强度变化的情况并将光强度的变化转换为电信号的变化。通常情况下, 光电传感器这种小型电子设备由三部分组成:发送器、接收器与检测电路。发送器负责向目标发射来源于发光二极管、激光二极管及红外射二极管等的光束, 不间断发射出的光束经过像光圈、透镜这种光学元件后达到由光电二极管、光电三极管及光电池构成的接收器中, 接收器接收到光束后会将其传输至能够过滤该信号是否有效并决定是否应用的检测电路。详细流程见下图所示。

需要强调的一点是发射板和光导纤维作为光电传感器结构元件的一种也独具特色。众所周知, 三角形的结构最为稳定, 因此由极细小的三角锥体反射材料组成的三角反射板是一种能保证光束可以准确无误地从反射板返回的发射装置, 其结构极其稳固且具有极强的实用性。

4 应用领域

4.1 研制抄表系统

为及时结算用户的电费, 一般由电力部门派专门的抄表人员到有关用户处定期走家串户地查看、抄写设置在现场的电能表, 通过人工读取、记录、计算和收费。这不仅浪费人力, 而且还会因人工读取造成不必要的误差, 给用户带来不必要的麻烦和损失, 甚至会发生不法分子假冒抄表人员入室作案而影响社会治安。因此, 无论是电力部门还是用户们均迫切要求改变当前的落后状态。随着微电子技术、传感器技术、计算机技术及现代通讯技术的发展, 可以利用光电传感器来研制自动抄表系统。

电能表的铝盘受电涡流和磁场的作用下产生的转矩驱动而旋转, 采用光电传感器则可将铝盘的转数转换成脉冲数。如在旋转的光亮的铝盘上局部涂黑, 再配以反射式光电发射接收对管, 则当铝盘旋转时在局部涂黑处便产生脉冲, 并可将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数, 并经光电耦合隔离电路, 送至CPU的T0端口进行计数处理。采用光电耦合隔离器可以有效地防止干扰信号进入微机, 再结合其它传输方式便可形成自动抄表系统。目前自动抄表系统没有大规模使用与当前的技术有莫大关系, 这套技术还有很多需要改进之处, 相信在未来几年随着技术的发展, 自动抄表将在全国范围内实现。

4.2 节能灯具设计

光敏传感器、红外传感器、颜色传感器已进入各种自控节能LED照明系统的设计方案之中, 它们的自主控制、方便应用使得不少公共照明LED灯具和居家照明灯具实现智能化。光电传感器可以协助公共照明的LED灯具实现灯光的自动开启关闭, 可以智能的感应人和车辆进出而自动开关灯光, 可以智慧的控制LED灯光开启的时间和控制亮度, 甚至按人类的意愿自动调整光线的色温, 营造人类想要的光氛围。

4.2.1 光敏传感器应用

光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻, 它能感应光线的明暗变化, 输出微弱的电信号, 通过简单电子线路放大处理, 可以控制LED灯具的自动开关。对于远程的照明灯具, 如街灯、庭院灯、草坪灯等都可经济而简单的实现节能自动控制。太阳能路灯本身是利用太阳光发电、储能的LED照明灯具, 无需电网供电也就无需架设成本不菲的输电线路, 因此使用光敏传感器可以实现极低成本、自动开启关闭的节能管理。

4.2.2 红外传感器应用

红外热释电传感器 (PIR) 在LED照明中的应用已有近十年的历史。红外传感器的视角有限, 需要搭配菲涅尔透镜才能扩大探测区, 才能监视移动的热源 (人或车) 。菲涅尔透镜有两个作用:一是聚焦作用, 将热释红外信号折射在PIR上;二是将探测区内分为若干个明区和暗区, 使进入探测区的人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。

4.3 航天技术应用

我国神舟十号发射成功后到与天宫一号的自动交会对接, 2000多项航天技术成果移植国民经济成为经济发展“倍增器”, 其中光电传感器技术发挥了重要作用。神舟十号和天宫一号对接机构十分复杂, 由上百个传感器、上千轴承组合而成。对接任务要求严丝合缝且不能漏气。另外考虑到飞行器在太空环境中失重要经历高低温的变化, 因此必须保证对接时不出现故障。手控交会对接时要有精确的传感器测量设备, 不断测量两个飞行器之间的距离、相对速度和姿态等, 稍有差池后果不堪设想。最后对接时, 要求轴向误差≤18cm。这些对航天员的身心都是极大的挑战, 要求他们具有极高的眼手协调性、操作精细性和过硬的心理素质等。在交会对接的过程中, 航天员需要紧盯电视图像, 根据实时传输的数据让两个航天器一点点逼近, 根据仔细计算决定速度变化方案完成交会对接, 其中传感器起到决定性作用, 为实现航天梦奠定最强基础。

4.4 工业自动化装置

光电传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点, 在工业上常用于非接触测量物位、距离和条码等信息, 因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。随着现代检测技术的发展出现了很多新型的光电传感器, 特别是CCD图像传感器的诞生, 为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。相关应用行业的系列产品如下:

1) 光电式烟雾报警器。没有烟雾时, 发光二极管发出的光线直线传播, 光电三极管没有接收信号, 没有输出;有烟雾时, 发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射, 使三极管接受到光线, 有信号输出, 发出报警。如今频遭吐槽的雾霾天气说明环境污染问题严重, 而光电式烟雾报警器则可通过光在烟道里传输过程的变化检测到烟道中的烟尘浊度;2) 点钞机的计数传感器。具有结构微型化、操作简便化、使用耐用型等特点的点钞机在我们的日常生活中应用频繁, 其不光在金融机构中被大量使用, 也逐渐成为一些大型企事业单位必备的办公用品, 成就其的正是结构简单、响应速度快、精确度高的光电传感器。点钞机的技术传感器采用两组由一个红外发光二极管和一个接收红外光的光敏三极管组成的红外光电传感器, 没有钞票时, 接收管受光照导通而输出为0;有钞票时, 接收管光通量不足而输出为1且产生一个脉冲信号, 经检测电路输入至负责计数和显示的单片机。只有不断提升光电传感器的性能, 才能满足商业经济和财务自动化日新月异变化而产生的高要求。

摘要：在数据信息理论与计算机技术二者相互融合的作用下, 光电传感器对目标分类及识别的能力也随之加强, 课题研究方向也开始从理论方法转移到实际应用这一方面。本文就光电传感器信息融合技术的应用必要、概念优点、工作原理及应用领域等方面进行简单论述。

关键词：光电传感器,信息融合技术,实际应用研究

参考文献

[1]黄斌.基于多传感器信息融合的节能控制系统.测控技术, 2013 (4) .

[2]赵娟妮.多传感器数据融合技术及其在光伏电站监控系统中的应用.科技信息, 2013 (7) .

[3]魏宏飞, 赵慧.多传感器信息融合技术在火灾报警系统的应用[J].现代电子技术, 2013 (6) .

[4]陈茂林, 杨帆.基于传感器信息融合技术的森林火灾报警系统.华中科技大学学报 (自然科学版) , 2013 (2) .

光电互感器的研究应用 篇2

研究表明,生物量浓度的变化会引起溶液的折射率变化,从而导致反射光能量的变化.从菲涅耳公式和折射定律可知,入射角与折射角的数值决定了反射率的大小,反射光能量与界面两边的介质的折射率有关,该文正是从这一物理现象和理论出发,将反射能量的大小与具有实用意义的生物量浓度测量联系起来,建立了一种新的生物量浓度测量方法.文章论述了传感器的`组成电路、设计原理、入射角的选择方法.并通过实验研究深入地讨论了在入射角小于和大于临界角两种情况下,对生物量浓度测量的影响、实验结果及理论分析表明;这种方法用于测量微生物液体浓度是可行的,具有生物量浓度在线测量准确、灵敏高、使用寿命长等优点.

作 者：赵明富 廖强 罗渝微 钟年丙 陈艳 ZHAO Ming-fu LIAO Qiang LUO Yu-wei ZHONG Nian-bing CHEN Yan 作者单位：赵明富,ZHAO Ming-fu(重庆大学,工程热物理研究所,重庆,400044;重庆工学院,电子信息与自动化学院,重庆,400050)

廖强,LIAO Qiang(重庆大学,工程热物理研究所,重庆,400044)

罗渝微,钟年丙,陈艳,LUO Yu-wei,ZHONG Nian-bing,CHEN Yan(重庆工学院,电子信息与自动化学院,重庆,400050)

光电互感器的研究应用 篇3

自2013年起，检品机开始进入应用高潮，检品机生产厂家如雨后春笋般不断涌现，目前国内检品机生产厂家主要有北京大恒图像视觉有限公司、北京凌云光视数字图像技术有限公司、征图新视科技有限公司、天津长荣印刷设备股份有限公司、深圳市科拓科技开发有限公司等。如果说检品机的检测系统相当于人的大脑，采集相机相当于人的眼睛，那么光电传感器就是人眼的重要组成部分，它的主要作用是，判定有无产品或其他异物经过及其数量等，并产生信号。目前市场上各厂家生产的光电传感器原理基本相同，根据检测距离和使用场所的不同，大致可以分为4种类型，即对照型、反射片型、近接反射型和光线型。对于不同表面特性的印品，应选择不同类型的光电传感器，以获取最好的检测效果。

常规印品主要是指采用白卡纸、白底银卡纸、白底金卡纸以及其他以白色或灰色为底纸的纸张作为承印材料的印品，涵盖了目前市场上的大部分产品。这些产品的质量检测，适合使用对照型、反射片型和近接反射型光电传感器，具体的选择则需要根据印品的表面特性以及光电传感器安装场所的实际情况进行。

对照型光电传感器由投光器和收光器两部分组成，一端投光，一端收光，中间如有异物干扰，则产生信号，原理如图1所示。

从图1中可以看出，对照型光电传感器的检测距离较长，投光镜头和收光镜头的面积较小，因此在安装时，配线和两端的校准比较困难，稍有位移，就会产生异常信号，对于高速或者有震动的作业环境，使用有所不便。

与对照型光电传感器相比，反射片型光电传感器则在很大程度上增加了校准的弹性，在安装环境的选择上更加广泛，安装和配线均比较简易。

反射片型光电传感器信号产生原理如图2所示。从中可以看出，信号的产生和接收均在同一个点，利用反射片（如图3所示）接收反射回来的光线，中间如有异物阻隔，则产生信号。反射片是一片具有碎块反光材质的银色塑料片，其校准弹性较大，而且由于其反射面面积较大，反射面上的碎块从不同的角度反射回来的光线，容易被收光镜头接收。但正因为这样，也存在一定的弊端，光线经过多次反射以后，接收到的能量自然减弱，因此在安装时，必须确保投光镜头和反射片之间的距离是对照型光电传感器的一半，且投光镜头距离物体3～5cm为宜。

需要特别注意的是，表面烫金或者表面反光较强的印品（如图4所示），对于反射片型光电传感器的正常工作会产生一定的干扰，即当投光镜头发出的光线碰到如图4所示的该类印品或者某印品的该类部位时，则会产生误触发信号。笔者就曾在生产过程中碰到过类似问题，印品经过光电传感器以后，系统立即报告信号错误，排除光电传感器本身异常、纸张歪斜等情况以后，挪动投光镜头的位置，或者将投光镜头与反射片交换位置安装，则不再出现异常信号，这就说明印品的表面特性干扰了光电传感器的正常工作。对此，需要在安装时避开该类部位或者将投光镜头和反射片对调安装。然而，由于受到机械空间或者实际布线情况的影响，这种做法往往不能获得很好的效果，此时我们可以选择一种更为理想的解决方案——近接反射型光电传感器。

近接反射型光电传感器信号产生原理如图5所示。近接反射型光电传感器的投光与收光均在一个镜头内，投光器发出的光线经过物体表面后反射回来，再由收光器接收，从而产生信号。不难看出，近接反射型光电传感器可以有效避免反射片型光电传感器遇到的尴尬，且安装和校准都更加容易，但仍然受物体表面反射情况的影响，检测功能也会因此有所变化。

笔者在生产过程中就曾遇到过这样的问题，印品在印刷过程中需要用黑墨打底，因此导致背面蹭脏，正面也存在类似缺陷。但经检品机检测后，这类缺陷却并未被识别出来，而是堂而皇之地进入成品中，除此之外的其他缺陷也未能被识别出来并剔除。为了分析该现象的真正原因，笔者做了如下测试，将其中一张缺陷印品的背面贴上电工胶布，在光电传感器前经过，在2～5cm的距离内进行了多次测试。

测试结果显示，光电无信号。这足以说明，对于黑色印品，使用近接反射型光电传感器容易出现遗漏，试想，如果该缺陷出现在正式生产中而不被发现，其结果可想而知。

现代包装纸盒，尤其是出口烟包，很多都采用黑卡纸，鉴于上述近接反射型光电传感器所导致的缺陷遗漏，不建议此类情况下选择该光电传感器，而是应当选用反射片型光电传感器，检测效果较为明显。

随着市场需求的不断变化，光电传感器也在不断升级和优化。目前市场上还有一种光线型光电传感器，其原理不外乎光线的发送与接收，不同的是，光线型光电传感器是利用光线电缆，将在同一镜头内的投光器引导到需要安装的位置，在高温、有限空间、震动、突出物等环境下，使用较为便捷，但也需要根据印品的实际表面特性来进行选择，在此不作赘述。

光电互感器的应用 篇4

目前在现场采用的互感器大部分是传统的电流电压互感器, 其利用的就是电磁感应原理, 例如电流互感器, 它的一次绕组串联在电路中, 二次绕组上接有继电保护或仪器仪表等自动控制装置, 通过绕组之间高低电压的电磁耦合, 将大电流变成小电流, 并且在电气上将二次系统与一次系统相隔离, 但必须保证的是铁芯与绕组线圈之间以及一、二次绕组之间有高耐压强度的绝缘层, 这样才能确保二次系统与一次高电压系统相隔离。

2 电流互感器存在的问题

1) 随着电力系统输送电量的急剧增加, 输电电压也越来越高, 从而对互感器的绝缘要求也高, 使得绝缘层的体积重量越来越大, 结构越来越复杂, 成本价格越来越高。

2) 电流互感器的铁心在强大电流下会饱和, 这样当电力系统发生故障短路时, 强大的短路电流导致电流互感器饱和, 造成互感器的传变条件变坏, 使输出的二次电流发生严重畸变, 从而会造成保护拒动, 或者误动。

3) 电流互感器的饱和也会让波形发生畸变, 由于频带窄所以它的频带响应特性也比较差, 从而使得基于高频暂态分量的新型的快速保护功能很难实现。

4) 另外由互感器引起的铁磁谐振、易燃易爆及动态范围小等缺点一直难以克服。

3 光电互感器的特点

新型的光电互感器在原理上与传统的电流电压互感器完全不同, 输出的是数字信号, 它是基于光电技术原理来测量电流电压的。光电互感器是光学电压互感器 (OTV) 、光学电流互感器 (OTA) 和组合式光学互感器等各种光学互感器的通称。

光电互感器由位于保护控制室的合并器单元 (OEMU) 和室外的传感头部件 (OEH) 、信号柱 (OES) 、光缆共同组成。合并器单元 (OEMU) 是低压侧数据处理系统, 并且为高压侧采集器提供能源。

1) 接收来自继电保护装置的同步光信号, 实现采集器间的采样同步功能。

2) 用于接收来自电磁式互感器的模拟信号和采集器单元 (OESC) 的数字信号, 并对这些信号进行合并处理后以光电信号方式对外输出数据。

3) 以光能量的形式, 为采集器提供工作能源。

新型的互感器在应用中, 往往会出现与传统互感器混合应用的现象, 解决这个问题的方法很多, 可以将合并器接收并处理来自多个采集器的数字信号, 还可以接收并处理传统电磁式互感器提供的电压、电流模拟量。此外, 合并器还提供同步信号输入通道, 它可以接收变电站的同步信号以及和它相连的各个采集器, 当变电站同步信号丢失时, 合并器可以利用二次设备进行信号同步。当变电站同步信号源丢失或没有同步信号源时, 还可以手动配置一台合并器用于同步信号输出, 让其他合并器进行接收。合并器还具有一些辅助功能, 通过辅助 CPU 和其扩展提供保护、测量数据, 同时通过光纤以太网接口将这些数据给提供给监控、测量等装置。

光缆的作用是用来传输采集器与合并器间的数字信号及激光电源的能量。

信号柱是由环氧筒构成支撑件, 筒内填充的是用来增强绝缘并保护光缆的绝缘脂。传感头部件包括进线柱, 出线柱, 屏蔽环, 采集器单元等, 其内部还包括串行感应分压器和罗哥夫斯基线圈。

如图2所示:在实际中传感头与电力设备的高压部分等电位, 其传变后的电压和电流模拟信号由采集器 (OESC) 就地转换成数字信号。串行感应分压器使测量准确度提高。

罗哥夫斯基线圈, 是将一次侧大电流转换成二次的低电压模拟量输出或数字量输出。传感器不含铁芯, 使用了原理上没有饱和特性的罗哥夫斯基线圈, 通过这个线圈得到了与一次电流I1的时间微分成比例的二次电压E2, 再将该二次电压E2进行积分处理, 从而获得了与一次电流成比例的电压信号。

整个互感器在二次回路中采用模拟积分和数字积分等技术, 通过数字运算, 并利用去除直流偏置回路和不完全积分器的技术, 有效地抑制了因直流偏置使积分值飞快增大的难题, 确保了作为叠加值直流分量信号的真实反映。另外电流互感器将不完全积分器控制在一个适当的数值内, 在二次回路也利用抑制雷电过电压和操作过电压的措施, 提高了互感器的耐冲击特性。互感器的电源供给方式和主讯号的变换及传递, 均采用独特的电磁兼容设计技术, 从而使其抗干扰能力得到增强, 能有效可靠的工作。

采集器用来对模拟量输入进行采样、模数转换, 他提供电压、保护电流和测量电流这三路模拟量输入, 经低通滤波器进入模数转换回路。

对于35kV 及以下电压等级的互感器, 绝缘结构较为简单, 这种电压等级的互感器一般可以省掉采集器和合并器, 直接将电流 (电压) 传感器的信号通过电缆引入保护装置。对于装在室外或距离较远的场合, 可以就地增加采集器进行模数转换, 使用电缆提供工作电源, 转换后的数字信号通过光纤接到保护装置。

1) 光电互感器没有磁饱和现象、精度高、良好的暂态特性, 解决了传统电压互感器的铁磁谐振问题。

2) 在光电式电流互感器中, 电气量是通过由绝缘材料做成的玻璃光纤由高压侧传输到低压侧的。绝缘不仅结构简单, 造价低;用绝缘脂替代了传统互感器的油或 SF6, 互感器性能更加稳定, 避免了充油互感器可能出现的燃烧爆炸等事故。

3) 所有的数字信号在光缆中传输, 增强了抗电磁干扰的性能, 大大的提高了数据的可靠性。

4) 光电式电流互感器传感头部分的频率响应范围宽, 可以测出高压电力线路上的谐波。

5) 光电互感器自身具有自检功能, 若出现故障, 保护装置将会因收不到校样码正确的数据而判断出互感器异常。

6) 体积小、重量轻, 一般小于1kg。

4 结束语

光电式电流互感器采用一般数字量输出, 不仅更好的地适应微机保护、电力计量数字化, 也跟得上自动化发展的潮流。随着光电互感器的广泛应用, 会提高电力系统自动化、数字化的发展水平, 促进智能化、数字化电器设备成套应用技术的应用。

摘要：分析光电互感器的原理, 并与传统的互感器相比较, 分析其特点及应用。

光电传感器的应用 篇5

光电传感器最根本的原理是光电效应, 用光照射某一物体, 可以看作物体受到一连串能量为hf的光子的轰击, 组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。光电效应通常可分为3类:1) 外光电效应:在光线的作用下能使电子逸出物体表面的光电效应。基于外光电效应的光电元件:光电管、光电倍增管、光电摄像管等 (玻璃真空管元件) ;2) 内光电效应:在光线的作用下能使物体的电阻率改变的光电效应基于内光电效应光电元件:光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管及光敏晶闸管等;3) 光生伏特效应:在光线的作用下, 物体产生一定方向电动势的光电效应。基于光生伏特效应的光电元件:光电池等。常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计, 光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。

2 光电传感器的特点

光电传感器特点有:1) 检测距离长。如果在对射型中保留10m以上的检测距离等, 便能实现其他检测手段 (磁性、超声波等) 无法离检测;2) 对检测物体的限制很少。由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理, 所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属, 它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测;3) 响应时间短。光本身为高速, 并且传感器的电路都由电子零件构成, 所以不包含机械性工作时间, 响应时间非常短;4) 分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点, 或通过构成特殊的受光光学系统, 来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测;5) 可实现非接触的检测。可以无须机械性地接触检测物体实现检测, 因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此, 传感器能长期使用;6) 可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质, 可对检测物体的颜色进行检测;7) 便于调整。在投射可视光的类型中, 投光光束是眼睛可见的, 便于对检测物体的位置进行调整。

3 光电传感器的应用

3.1 烟尘浊度监测仪

防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。为了消除工业烟尘污染, 首先要知道烟尘排放量, 因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加, 光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加, 到达光检测器的光减少, 因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

3.2 感烟传感器 (火灾报警器的一部分)

由红外发光二极管及光电三极管组成, 但二者不在同一平面上 (有一定角度) .在无烟状态时, 光电三极管接收不到红外线;当发生火灾时, 产生大量烟雾, 烟雾粒子进入感烟传感器时, 由于红外线受烟雾粒于折射作用, 光电三极管接收到红外线, 给出烟雾报警信号。

3.3 火焰探测报警器

硫化铅光敏电阻的暗电阻为1 MΩ, 亮电阻为0.2 MΩ, 峰值响应波长为2.2μm。硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路, 其偏置电压约为6 V, 电流约为6μΑ。V2管集电极电阻两端并联68μF的电容, 可以抑制100 Hz以上的高频, 使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。V2、V3构成二级负反馈互补放大器, 火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。采用偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后, 器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度, 确保火焰报警器能长期稳定地工作。

3.4 光控大门

我们都有这样的苦恼每次开车到了小区大门都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关, 既费时又费人力, 如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。这里要用到一种电子元件——干簧继电器, 它由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈内有电流时, 线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化, 两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成连接状态, 线圈内没有电流时, 磁场消失, 瓷片在弹力的作用下, 回复到分离状态。把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方, 把带动大门的电动机接在干簧管的电路中, 那么夜间汽车开到大门前, 灯光照射光敏电阻时, 干簧继电器接通电动机电路, 电动机带动大门打开。

3.5 液位检测

在液体未升到发光二极管及光电三极管平面时, 红外发光二极管发出的红外线不会被光电三极管接收;当液位上升到发光二极管及光电三极管平面时, 出于液体的折射, 光电三极管接收到红外信号由此获得液位信号。

4 结论

以上介绍了光电传感器的基本原理和其特点, 并列举了一些在实际的应用实例。从这些实例中我们可窥见光电传感器无限的发展应用前景。光电式传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的要求越来越高是其发展的强大动力, 突飞猛进现代科学技术的则为其提供了坚强的后盾, 我们相信在不懈地探索中, 光电传感器的应用定会有新的飞跃。

参考文献

光电传感器的发展及其应用 篇6

1光电传感器的发展趋势

1.1应用范围的扩大

如今的光电传感器虽然在功能方面已经做出了很大的改进,但是还是只能针对一种物理量进行测量,这就大大限制了光电传感器的应用范围。而在当今科技发展信息爆炸的大的时代背景下,各种信息获取的难度越来越大,人们对各种信息的需求也越来越大,这就需要对光电传感器的功能进行扩展。通过对光电传感器的结构及工作原理进行全面的详细的了解,并在此基础上,根据不同的测量用途对光电传感器进行一个功能的改进和强化,使其可以适用于各种各样的环境,扩大其应用范围,这也是光电传感器未来的一个大的发展趋势。

1.2生产的创新以及模块化

人们目前也正在不断开发光电传感器的新材料,新材料的开发应用对于光电传感器本身的功能革新以及应用范围的扩展都有十分重要的意义。除此之外将光电传感器的功能实现系统化模块化。将光电传感器的功能分为许多模块,单个模块的问题不会影响整体的工作,但同时单个模块也可以充分发挥局部的功能,当某个模块满负荷出现问题时会有后续的模块补上继续进行工作。生产的模块化可以在提高光电传感器的工作效率的同时节约资源,也使其在工作时更为流畅,受外界的干扰会更少,更有利于其发挥自身的优势。

1.3技术的提高创新

传感器在人们的社会中扮演着越来越重要的角色,这也就导致人们对其提出了更高的要求。因而光电传感器另一发展趋势就是对传统的光电传感技术进行提高创新。结合我国当前光电传感器的发展现状同时根据对国外先进的技术的借鉴总结,将传统的光电传感技术与计算机技术进行一个结合,开发智能光电传感器, 使光电传感器在测量后还可以对测量数据进行分析整合。总的来说就是通过技术上的创新提高对光电传感器进行功能的完善使其可以适应更加复杂的工作,可以为人们带来更多的便利。

2光电传感器的实际应用

2.1防盗报警方面的应用

防盗报警系统对于维护人们的生命财产安全有着重大意义,尤其是在当今经济社会飞速发展的情况下,人们对于财产的安全提出来更高的要求。应用了光电传感器的防盗报警系统与传统的触摸型的报警器相比更加方便快捷,也更有效。因为光电传感器可以将光电信号进行转换, 不用人的手或物的触碰,在紧急情况发生时,报警信号的发出就更为迅速。装有这种系统的监测区当有盗窃者进入时就会引起光的变化,光电传感器将这种光信号转化为电信号,电信号编码译码进而触动系统中的报警信号。这种光电传感器的防盗报警系统具有监控力度强,安装使用方便、体积小等特点,而且由于克服了传统必须进行触碰才能进行报警的不足,因而其应用的范围很广,也有着非常不错的应用前景。

2.2国防军事领域的应用

光电传感器由于其抗扰性强精度高等优点使得其在军事国防领域发挥了重大的作用。航空的监测、水下探测包括核辐射的监测等都会用到光电传感器,另外红外夜视仪、红外线照相仪以及红外线导航仪这些在国防领域发挥重要作用的仪器也都利用光电传感器的优点。一些常规武器研发制造也离不开光电传感器。例如光栅式角度传感器由于其测量精度高因此可以将其应用于火炮的方位角的监测; 还有光电式的数字传感器可以应用于枪械的目标角的测量;光电传感器在军用车以及战机的性能监测等方面发挥的作用也日渐重要。还有一些光敏元件和半导体光电元件在国防军事领域也有着不可忽视的作用。光电传感器在国防军事领域发挥着越来越重要的作用,为我国的国防事业贡献了巨大的力量。

2.3控灾防灾上的应用

对灾害做出及时的预测可以让人们提前做好应对措施,更好的维护人们的生命财产安全。广义的防灾不仅包括自然灾害,例如地震、水灾、旱灾、暴风、沙尘暴等,也包括人为的意外,例如火灾等。因而我们可以将光电传感技术应用于灾害监测中。可以根据光电传感器测量方面的优势,光电测量仪器可以更加准确快速地对物体的状态变化、温度变化以及透光能力和现场的光量的变化进行测量,从而可以对一些灾害做出及时的预测。例如将光电传感技术应用于火灾的预防制成火光报警器。这就是利用的光电传感器的可以对温度进行测量的特点,在测量时可以将测温头置于需测量的环境中,当温度达到一定的数值时,仪器就会发出火灾预警信号。

2.4环境监测中的应用

如今的环境问题也是人们关注的焦点之一,人们在环境方面的人力物力财力投入也越来越大。空气质量的预警监测也可以应用到光电传感器。例如一种可以对空气的烟尘浑浊度进行监测预警的仪器就是应用了光电传感器的原理。光检测器可以测量出在空气中白炽灯的光量并将其转化为相应的空气浑浊度的电信号,当空气浑浊度转化的电信号超过一定的数值时,仪器就会发出预警信号。另外也可以将对环境的监测进行融合形成一个光电信息系统,这样可以实现对环境多个方面的监测,监测数据更为全面,更有利于人们对环境进行更为全面的分析并作出相应的应对措施。

3结论

光电互感器的研究应用 篇7

基于法拉第磁光效应的直流光学电流互感器具有优良的绝缘性能和优越的性价比、抗电磁干扰能力强、不存在暂态磁饱和和铁磁谐振、动态测量范围大、频率响应宽、安全性好等优点,相对于传统的电磁式直流互感器和有源型电子式电流互感器,具有广阔的发展前景[1,2]。但是目前在光学电流互感器的实用化道路上依然存在一些问题。

由于直流光学电流互感器的信号检测具有强噪声弱信号和噪声与信号频段相重叠的背景,在这种情况下,使用传统的滤波器无法消除其中的噪声,也就无法得到高精度的输出,为了克服这个问题,本文在基于调制解调方法的基础上对提高直流光学电流互感器的输出信噪比展开研究。

1 直流光学电流互感器测量原理[3]

直流光学电流互感器是基于法拉第磁光效应来进行直流电流的测量的。在光学各向同性的透明介质中,外加磁场H可以使介质中沿磁场方向传播的线偏振光发生旋转,这种现象称之为Faraday磁光效应,如图1所示。

根据法拉第磁光效应,一束线偏振光沿磁场方向通过Faraday材料,光的偏振面会发生旋转,旋转角度θ由式(1)决定:

式中:V是材料的费德尔常数;H为磁场强度;l为光在材料中通过的路径。

当磁场H是由于待测载流导体的电流i产生,且光行进的路线围绕载流导体闭合时,由安培环路定律可知:

因此只要测量出θ角度,即可测出电流i。磁光玻璃中的出射光进入光电探测器后,转变为可测的电信号进行信号处理,在这个过程中产生了内部噪声。

2 直流光电互感器信噪分析

影响光学电流互感器的噪声主要来源于两个方面:系统外部的噪声,通常由电、磁、机械、杂散光等因素引起,如电源50 Hz干扰等,但该类干扰多具有一定规律性,采取适当的屏蔽、滤波、远离噪声源等措施可以将其减小或消除;另一种噪声是系统内部的如光电探测器、放大器等元器件的物理过程产生的固有噪声,该类噪声具有随机性,不能完全消除,只能根据其统计规律采用微弱信号检测的方法予以控制。其中影响准确度的一个主要原因是OCT的光电检测器件内部产生的噪声。

2.1 光电探测器中的噪声分析

当前电力系统光学电流互感器中主要用光伏效应的PIN光电二极管,其噪声主要包括器件中光生电流的散粒噪声、暗电流和器件的热噪声、1/f噪声。

2.1.1 热噪声[4]

一般电子学系统的热噪声为白噪声频谱。由统计理论推导出热噪声电流均方值由此可见热噪声的电压和系统的通频带Δf成正比。在保证有用信号无失真地通过的条件和器件允许的情况下,使检测系统的通频带尽量小或降低温度,可以降低热噪声。

2.1.2 散粒噪声

散粒噪声功率为其中e为电子电荷,Δf为探测器工作带宽。散粒噪声正比于噪声带宽的平方根,与频率无关,也是白噪声,因直接起源于电子的粒子性,与e直接有关。

2.1.3 1/f噪声

电流通过具有缺陷、晶格缺陷的元器件电阻体时产生了闪烁噪声(或1/f噪声)。

1/f噪声特点是噪声功率谱密度与频率成反比,而近似与元器件中电流的平方呈正比。电流噪声的均方值可表示为

1/f噪声主要出现在1 k Hz以下的低频区,频率越低噪声的功率谱密度越大,因此又叫做低频噪声,1/f噪声的幅度分布服从高斯分布。当频率高于某一数值时,与热噪声和散粒噪声这些白噪声相比可省略1/f噪声。在实际使用中采用较高的调制频率可避免或大大减小1/f噪声的影响。

2.2 直流光电互感器信噪特性分析

直流OCT的测量电流是频率为0 Hz的直流电流,由OCT噪声的产生机理可见,OCT噪声是随机性极强的随机信号,前后产生的噪声是互不相关的;同时从噪声机理和试验中发现,OCT中对测量准确度影响较大的噪声大多集中于几十到几百赫兹的频段内,频率在1 k Hz以下[3],正好处于信号的频段之中;另一方面在测量小电流时通过光电探测器叠加在基本光强上的有用电压信号幅度非常小,通过放大器放大信号幅度的同时也放大了噪声,而且还附加一些额外的噪声,例如放大器的固有噪声及各种干扰。因此传统的滤波器和放大器不能用来滤除噪声,只能作为辅助设备应用在电路设计中,而只有在有效抑制噪声的条件下增大微弱电压信号的幅度才能提取出有用信号。

3 用调制解调的方法进行微弱信号检测

在微弱信号检测中,为了便于区别信号与噪声,往往给测量信号赋予一定特征,即进行调制,将被测信号进行频谱迁移,然后再用与调制信号同频的信号进行解调得到测量信号。

由于偏振光的偏转角是不能被直接测量的,因此,利用马吕斯定律(一束光强为J0的线偏振光,透过检偏器以后,透射光的强度为J1=J0cos2θ,式中θ为线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角)把不可测的偏转角信号转换为可测的偏振光的光强信号。为了使检偏器出射偏振光的光强获得最大,通常将起、检偏振器夹角设定为,根据马吕斯定律可得:

由于法拉第旋转角很小,只有几度,式(3)就变成以下形式:

将式(2)代入到式(4)可得:

出射光进入光电探测器后转换为电压信号,同时产生了内部噪声。鉴于信号与噪声的频段相重叠、噪声强信号弱的特点,无法直接用传统的滤波器来滤除噪声。在这种情况下,采用调制解调的方法对直流信号进行频谱迁移,将其频率迁移到噪声的频带之外,用高通滤波器滤除低频噪声,对通过的直流信号进行解调,再用低通滤波器滤除其高频成分,输出部分为一直流。测量系统框图如图2所示。

为使发光二极管发出交流调制光信号,设计了交流调制电源来触发发光二极管进行交流调制。调制信号s(t)=1+sinωt,取调制频率f=20 k Hz,远离噪声的频带。从检偏器出射的光信号为:

光信号进入光电探测器后引入了低频噪声,用高通滤波器滤去其中的低频成分,同时也滤除了低频噪声,取高通滤波器截止频率为f=7 000 Hz,通过的为含有直流信息的量:

对s(1)进行解调,取解调信号r(t)=sinωt,与调制信号同频,可得:

用低通滤波器滤除s(2)中的高频项,取低通滤波器截止频率f=50 Hz,可得输出:

由式(9)可看出,输出为一直流,其中s(3)和J0可测得,V为一常数,根据选用的材料不同而有不同的值。可知直流电流与s(3)存在线性关系,通过这种关系即可求得直流i。

4 基于Lab VIEW的仿真

用Lab VIEW对上述测量过程进行仿真,程序的框图和前面板如图3所示。

在仿真中,模拟了真实的直流光电互感器运行环境,采用噪声滤波器将噪声控制在1 k Hz以下。根据观测,当高通滤波器选择不同的截止频率时,输出直流值与输入直流值呈现不同的线性关系,设y=kx+b,式中y为输出直流,x为输入直流,k为系数,b为常数。对于不同的截止频率下其关系如表1所示。

通过这种线性关系对输出电流进行修正,即对于仿真中输出的电流值y,根据这种线性关系,反推出输入电流x,再与输入的电流值进行比较分析。

经研究发现,当高通滤波器的截止频率选取不同的值时,修正后的直流值与输入直流值的误差维持在0.2以内,满足国家规定的标准。对不同频率下的输入、输出噪声进行了测量,测量结果显示,经低通滤波器后输出噪声幅值明显减小。

经过测量,得到噪声有效值在2.16左右,针对直流光学电流互感器弱信号强噪声的特点,选择了高通滤波器截止频率在7 000 Hz时0.01~0.1 A间的十个输入电流值对输入信噪比和输出信噪比进行测量,得到的信噪比曲线如图5所示。

由图可见,信噪比有了明显的改善,由-40 d B左右提高到了+40 d B左右,噪声得到了滤除,信号得到了增强。

5 结论

本文分析了直流光学电流互感器的信噪特性,针对其强噪声弱信号以及噪声与信号频谱相重叠的特点,对直流光学电流互感器的微弱信号检测问题展开研究。采用了调制解调的检测方法,给出了系统框图和推导过程,并用Lab VIEW对检测过程进行了仿真,仿真结果证明这种方法能够有效除去噪声、提高直流光电互感器的输出信噪比,可以应用于直流光学电流互感器的进一步研究中。

参考文献

[1]尚秋峰,王仁洲,杨以涵.光学电流互感器及其在电力系统中的应用[J].华北电力大学学报,2001,28(2):14-18.SHANG Qiu-feng,WANG Ren-zhou,YANG Yi-han.Optical Current Transducer and Application in Electrical Power System[J].North China Electric Power University Journal,2001,28(2):14-18.

[2]郭志忠.电子式电流互感器研究评述[J].继电器,2005,33(14):11-14.GUO Zhi-zhong.Electronic Current Transducer Research Commentary[J].Relay,2005,33(14):11-14.

[3]李岩松.高精度自适应光学电流互感器及其稳定性研究(博士学位论文)[D].北京:华北电力大学,2004.LI Yan-song.High Accuray Optical Current Transducer and The Steady Research,Doctoral Dissertation[J].Beijing:North China Electric Power University,2004.

[4]高晋占.微弱信号检测[M].北京:清华大学出版社,2004.GAO Jin-zhan.Detection of Weak Signal[M].Beijing:Tsinghua University Press,2004.

[5]马凤鸣,刘鸣,杨文敏,等.信号调制解调实验设计[J].实验科学与技术,2006,6(3).MA Feng-ming,LIU Ming,YANG Wen-min,et al.Signal Molduate and Demoduate Experiment Design[J].Experiment Science and Technolgy,2006,6(3).

[6]Bishop R H.Labview7实用教程[M].北京:电子工业出版社,2005.Bishop R H.Learning with LabVIEW7Express[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2005.

光电化学传感器的构建应用技术 篇8

1 光电化学传感器

光电化学传感器主要包括电流型和电位型。当前, 光电位传感器应用非常广泛, 电流型光电化学传感器主要是利用激发态光电材料和被测物质之间电子传递从而导致光电流发生变化实现测定, 或者结合待测物质材料的光电流, 实现定量分析。光电化学传感器结合了光电化学和传统电化学传感器的优点, 并且也具有光化学和电化学传感器的应用优势, 一方面, 光电化学传感器利用电化学检测方式, 不仅易于微型化, 而且设备价廉、简单;另一方面, 光电化学分析用于检测电信号, 利用光作为激发信号, 并且应用不同形式能量作为检测信号、激发信号, 确保检测信号和激发信号的独立性, 不会发生相互干扰, 因此背景信号比较低, 光电化学传感器的灵敏度较高。光电化学传感器应用优势明显, 在光电化学分析中发展前景广阔, 并且光电化学分析和生物功能分子应用、免疫分析体系建立、纳米材料加工等有效结合起来, 使其应用范围进一步得到扩展。当前, 光电化学传感器在环境分析、细胞分析、免疫分析、酶传感分析、DNA分析、生物活性分析等领域发展前景广阔。

2 光电化学传感器的构建应用技术

2.1 材料选择和设计

2.1.1 有机光电分子

有机光电分子是指在光照条件激发下电子从最低空轨道和最高占据轨道实现电荷转移和产生激发态的有机分子, 这种分子包括有机金属配合物类、蒽醌类、偶氮染料、酞菁类、卟啉类等, 有机金属配合物类是一种重要的有机光电分子, 其由相关金属离子和电子体系配体构成。通常情况下, 有机光电分子的离域电子体系较大, 可快速吸收可见光, 并且其电子转移和电子注入能力较强, 并且结合实际需求有机光电分子可进行基团修饰或者直接合成, 其可修饰性较好。光电化学传感器加工制作时, 如果单独使用这种有机金属配合物作为光电转化层, 在实际应用中, 其光电流产生量较弱, 往往需要复合其它传导材料, 从而提高检测灵敏度和光电流信号。例如将金纳米粒子焊镀在石墨烯表面, 对石墨烯/Au NPs纳米复合物进行修饰, 在氢醌光电化学检测过程中使用电极修饰材料, 其应用效果非常显著。

2.1.2 导电高分子及其复合物

导电高分子是经过电化学或者化学掺杂将包含共轭π键高分子转化为半导体或者导体, 这种导电高分子材料的π电子共轭反键和成键能带之间往往具有较小的能隙, 其和无机半导体的价带和导带能隙比较接近, 所以大多数共轭高分子材料在实际应用中都具有半导体性能。当前, 聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等研究比较成熟, 无机半导体构建和复合过程中利用导电高分子, 利用其特异性可识别分子印迹膜, 并且导电高分子的加工制作比较简单, 可有效识别基团修饰和可控聚合, 可设计性较强, 其研究潜力非常大。

2.2 信号产生和传感模式

2.2.1 电荷氧化还原和转移

光电化学传感器设计时, 主要采用阳极光电流, 考虑到传感模式, 空穴或者电子的氧化还原反应和电荷转移对于光电极反应有着直接影响, 一般情况下不包括酶催化、分子识别等过程, 通过电荷的有效分离可促进信号产生。光电活性物质在光激发条件下发生电子跃迁, 产生空穴—电子对, 待检测物质分子和光电层空穴发生氧化还原反应, 电子逐渐转移到电极表面。通常被检测物具有还原性, 以一定浓度作为电子供体添加在电解质溶液中, 光电层中的空穴—电子对受到被检测物分子影响实现有效分离, 实现光电流快速增加。随着待测物浓度增大, 光电流逐渐增强, 利用被检测物分子和光电流的数量关系, 定量分析待测物。

2.2.2 光电流抑制

光电化学传感器根据光电层空间位阻效应, 结合分子识别, 产生阳极光电流, 电子供体在电解质溶解中捕获电子—空穴对, 实现光电极反应。光电化学池在进行光电检测时, 通常氧化电位较低且没有毒性的抗坏血酸溶于电解质溶液中。若分子复合物嵌入电解质溶液层和光电层之间, 电子供体向光电层的空穴捕获和电子迁移受到阻碍, 造成光电流降低, 结合位阻效应和降低光电流的定量关系, 科学分析目标物。

3 结束语

近年来, 光电化学分析快速发展, 而光电化学传感器的应用发展还存在一些问题, 通过仔细分析和研究光电化学分析理论, 加强技术和设备创新, 进一步拓展高稳定性和高活性材料, 由于大部分光电化学分析检测设备都是自制组装, 检测灵敏度不足, 光信号较弱, 在未来发展过程中应研发高稳定性、灵敏、方便的光电化学分析仪器, 不断提高光电化学传感器构建应用技术水平。

摘要：光电化学分析是一种在光照射条件下, 电极、光电材料和被分析物之间电荷转移发展的重要检测技术, 其基于光电转换和电化学两个过程, 结合被分析物产生的光电压或者光电流变化, 构建被分析物和光电响应变化之间的定量关系, 构建出光电化学传感器, 用于环境、生物等方面的分析研究。简要介绍了光电化学传感器, 分析了光电化学传感器的构建应用技术。

关键词：光电化学传感器,构建应用技术

参考文献

光电互感器的研究应用 篇9

随着广州地铁客流的不断攀升，设备的工作频率也不断提高，要使我们的设备能经受住客流考验，其中一个重要环节就是要确保我们设备中的传感器处于一个正常的状态。因为传感器如果出现异常情况，将有可能直接导致整台设备的故障或停用。通过对光电传感器的原理结构分析结合现场设备中传感器的使用情况，总结出多种方法来减少外界环境因素对传感器的使用产生的不良干扰，或者说如何保养维护好本专业设备中的传感器。

2 光电传感器简单介绍

2.1 传感器的定义

最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC)的定义为：传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。

2.2 光电传感器的构造

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器，通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电开关(光电传感器)在一般情况下，有三部分构成：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

2.3 光电传感器的工作原理

光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的，通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

2.4 光电传感器的分类

光电传感器可用于检测多种非电量，按其输出量的性质可分为：第一类，模拟量光电传感器检测系统。第二类，开关量光电传感器检测系统。

按照工作方式可分为：第一类，漫反射式光电开关：集发射器和接收器于一体，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和颜色决定。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。这类光电开关其实广州地铁站内的自动售票机上就有安装，用于检测若有乘客靠近便从广告模式转为售票模式。第二类，镜反射式光电开关：亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。特征：辨别不透明的物体;借助反射镜部件，形成高的有效距离范围;不易受干扰，使用在野外或者有灰尘的环境中比较可靠。广州地铁车站内的自动售票机内的纸币机就有用到这种光电传感器，通过镜面反射的原理来测量投入纸币的长度、颜色等参数。第三类，对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。闸机通道传感器便是采用了这种光电开关，当乘客通过时，阻断了发射器发出的光线，于是光电开关产生开关信号。第四类，槽式光电开关：通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体，使用安全可靠。自动售票机内部的纸币模块、硬币模块以及单程票模块很多位置均采用了槽式光电开光。第五类，光纤式光电开关：主要对距离远的被检测物体进行检测。

3 如何选择合适的光电传感器

光电传感器主要参数有：尺寸、传感模式、传感范围、安装方式、输出、工作模式、工作电压、连接方式、光源、封装材料。

我们可以采用以下两种方式来缩小范围：首要考虑的是被检测对象和传感器的工作环境。光学性质与物理距离将决定采用何种传感模式与哪种光源最合适。LED虽比较便宜，但由于它是一种散射度较高的光源，因此适合短距离使用。激光可聚焦在一个点上，因此能获得传播距离更远的光束。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。高温、高危、多尘、强磁场、潮湿等环境因素都需要考虑到其中。

4 维护保养方法

针对当前现场设备中光电传感器的使用现状，总结出如下几种维护保养方法，用于减少各种因素对传感器产生的干扰。常用的方法有以下几种：1)周期性的清洁。根据设备经统计得出的大概的灰尘累积速度制定出针对每台设备的传感器做出一个周期性的维护计划。2)减震。一线设备不可避免的要和乘客直接接触，难免会产生一些机械振动或冲击，从而对测量结果产生干扰，甚至导致得不到正确的结果或无法测量。因此对于这些机械类的干扰应当采用减震的措施来解决，例如在适当的位置采用减震软垫、减震弹簧、隔板消震等措施。3)屏蔽与接地。静电屏蔽罩要使之有效，就得在屏蔽内信号源接地处与零信号基准电位相连接。4)保护传输。传感器的输出线及它与测试系统之间的连线最好是用双绞线。双绞线的波阻抗高，抗共模噪声能力强，能使各个小环节的电磁感应干扰相互抵消。另外，长距离传输一般采用差分信号方式，可提高抗干扰能力。5)滤波法。用电容和电感线圈或电容和电阻组成滤波器连接在测量电路输入端、放大器输入端或测量桥路与放大器之间，以防止干扰信号进入放大器，使干扰信号衰减。6)稳压技术。采用稳压电源对防止电网电压波动干扰仪器正常工作十分有效。7)软件补偿技术。外界因素(如关照度、温度、湿度、空气中灰尘含量等)的变化也会引起某些参数的变化，造成信号的偏差。利用相关软件根据外界因素的变化和误差曲线进行修正，去掉部分干扰。

摘要：信息革命的两大重要支柱是信息的采集和处理, 而信息采集的关键是传感器, 传感器技术已成为现代信息技术的重要组成部分。而恰恰在我们的工作当中很多的地铁站级设备都涉及到传感器的使用, 尤其是光电传感器。因此本论文主要介绍光电传感器的工作原理、分类及各类别的适用场合, 选择光电传感器应考虑的因素, 以及一些有针对性的、相对较简单的、可行性较强的维护保养方法。

关键词：传感器,地铁,检测技术,光电开关

参考文献

[1]广州地铁运营事业总部自动售检票系统培训教材, 2009.

[2]一、二号线自动售检票系统车站级设备检修修程, 2008.

[3]余瑞芬.传感器原理[M].北京:航空工业出版社, 1995.