光電傳感技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：光電傳感技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】廣播電視;干擾因素;抗干擾技術(shù)

1前言

廣播信號的傳播一般是通過太空的衛(wèi)星作為中繼站來向地球發(fā)射一對多點(diǎn)的傳輸，衛(wèi)星信號在傳輸?shù)倪^程中具備較穩(wěn)定長距離傳播的能力，并且能完成高質(zhì)量、大面積的信號同時(shí)傳播等優(yōu)點(diǎn)，所以，這種衛(wèi)星信號傳播方式成為人類廣播電視信號傳輸需要。不過，在實(shí)際的使用過程中還是存在不少的缺點(diǎn)，在雷雨天氣和太陽的電磁干涉下會(huì)造成傳輸信號的干擾，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成信號源的中斷。還有衛(wèi)星信號作為一種公開性的通道，沒有強(qiáng)大的抗擾功能，容易遭受有意性破壞，造成信號傳輸?shù)陌c瘓，目前，針對廣播電視的信號傳播安全已引起相關(guān)部門的重視，也成立了相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究探討。

2廣播電視信號在傳播中的干擾

2．1自然因素干擾

廣播電視信號在傳播中難免會(huì)受到自然因素的影響，自然因素主要包括了太陽粒子和雨雪天的干擾。眾所周知地球圍繞著太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)厍蚝吞柕木嚯x變得足夠接近時(shí)，此時(shí)太陽發(fā)出的電磁波較強(qiáng)，會(huì)對衛(wèi)星通信信號造成影響，對于這種煩擾現(xiàn)象，目前似乎還沒有研究出一項(xiàng)有效的避免方法，只能提前預(yù)測信號是否會(huì)在某個(gè)時(shí)間段受干擾，然后提前通知到各個(gè)用戶，另一方面可以加大地球接受站的天線口徑和提高其靈敏程度，盡可能的降低太陽粒子對通信信號的干擾;廣播電視信號傳播在雨雪天也會(huì)受到不同程度的干擾，不過這個(gè)干擾的過程是個(gè)漸變的過程，可以在上行進(jìn)行補(bǔ)償或者是下行做好余量的準(zhǔn)備，提前做好防范的準(zhǔn)備，有助于降低傳播途中的干擾。

2．2信號設(shè)備造成的干擾

信號設(shè)備造成的干擾主要有兩大類型，一個(gè)是地面接收設(shè)備引起的信號干擾，另一個(gè)則是衛(wèi)星發(fā)射設(shè)備引起的信號干擾。對于衛(wèi)星發(fā)射設(shè)備引起的信號干擾可以通過切換備用的器件進(jìn)行解決，如果設(shè)備損壞較為嚴(yán)重時(shí)，以上方式無法解決問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換轉(zhuǎn)發(fā)器或者是轉(zhuǎn)星解決;若是因?yàn)榈孛娴慕邮赵O(shè)備而造成的信號干擾，則可以由相關(guān)部門進(jìn)行干擾源的及時(shí)排查，確認(rèn)是否因?yàn)槭苣撤N因素影響而導(dǎo)致的信號屏蔽，盡可能的降低其他因素對信號的干擾。

2．3電磁干擾

電磁干擾指的是受到干擾后造成設(shè)備性能降低和對設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾。廣播信號傳播所受到的電磁干擾主要是雷達(dá)信號和微波中信號的干擾，為了降低這類干擾，要實(shí)時(shí)對電磁信號進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)可以對頻率進(jìn)行合適的調(diào)整改善或是對電磁信號屏蔽的方式來解決。

2．4太空信號干擾

衛(wèi)星向地球發(fā)射信號源時(shí)可能會(huì)受到附近臨星的信號干擾，這類干擾可分為兩種，一種是上行信號干擾，另一種是下行信號干擾，一般的處理是對于上行的信號干擾可以和運(yùn)營商進(jìn)行協(xié)商調(diào)節(jié)，另一種下行的信號干擾則要降低其他信號的上行功率，可以通過對天線的調(diào)整或者是萬向圖的性能進(jìn)行相應(yīng)的改善。

2．5人為干擾

廣播信號的人為干擾可分為因人為處理出現(xiàn)失誤而造成的干擾，還有惡意干擾和同極、反極化等。人為的不正當(dāng)處理造成的干擾一般是可以避免的，要根據(jù)具體情況建立一套完整的管理制度和操作手法，并且制定一套全面的預(yù)警處理，與此同時(shí)，不斷的加強(qiáng)設(shè)備系統(tǒng)的智能化，可以有效降低人為因素造成信號干擾;對于信號的惡意干擾，一方面要加大上行功率對非法信號進(jìn)行壓制，另一方面要不斷研究新的抗干擾技術(shù)，從技術(shù)層面杜絕這類干擾的發(fā)生;同極信號的干擾要及時(shí)制約用戶的使用超頻和超功率使用，反極信號干擾則可以對用戶進(jìn)行合理的極化調(diào)整來控制信號的影響。

3目前抗干擾技術(shù)的分析

隨著我國的技術(shù)發(fā)展，廣播電視的普及，對廣播信號的抗干擾工作就越要可靠，對于目前廣播電視信號的干擾主要是一些非法信號影響，針對這些不同非法信號的干擾，需要相關(guān)人員及時(shí)對干擾信號源的識(shí)別，然后根據(jù)具體的情況進(jìn)行抗干擾技術(shù)的合理篩選使用，以下我們就對目前一些較為重要的抗干擾技術(shù)進(jìn)行分析探討。

3．1信號壓制抗干擾技術(shù)

我國信號壓制抗干擾技術(shù)主要有以下幾種，一是通過高強(qiáng)度上行信號的使用，使得信號源大幅度的增強(qiáng)，以降低非法信號對信號傳輸?shù)挠绊?二是通過使用低增益轉(zhuǎn)發(fā)器，將轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)置為低增益檔的變化范圍工作來增強(qiáng)信號的抗干擾能力。三是使用MCPC上行信號，減少單路單載波信號使用，為防止轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行多載波輸出過程中處在輸入補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)，與此同時(shí)，要適時(shí)降低用戶的射頻信號的強(qiáng)度。用戶的選擇使用上應(yīng)盡可能的采用多路單載波信號，以最大程度上增強(qiáng)射頻信號的功率。

3．2空間隔離抗干擾技術(shù)

在我國的空間隔離抗干擾技術(shù)有多種，比如有在上行是通過固足賦行波束進(jìn)行接收，在接收信號上可以對合法的信號進(jìn)行有效的覆蓋，對于可能存在干擾的地區(qū)不設(shè)有信號的覆蓋。另外，這項(xiàng)技術(shù)在臨界地區(qū)的信號強(qiáng)度要做到足夠高，否則可能會(huì)受到臨近的高強(qiáng)度信號的影響，造成信號干擾的產(chǎn)生。還有可以對上行信號采用可變賦行波束進(jìn)行接收，提前設(shè)定接收的頻率，降低其他信號源對其影響，可以通過設(shè)計(jì)不用波束的天線，在傳輸過程中波束受到干擾的時(shí)候可以將天線對可變形波束進(jìn)行變更，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N波束進(jìn)行傳播工作，從而實(shí)現(xiàn)抗干擾的效果。

3．3頻率隔離抗干擾技術(shù)

這種隔離抗干擾技術(shù)主要是對上行信號頻率進(jìn)行相應(yīng)的改變達(dá)到實(shí)現(xiàn)看干擾的目的，當(dāng)星上轉(zhuǎn)發(fā)器收到干擾信號時(shí)，會(huì)及時(shí)改變接收的頻率，從而降低信號的干擾。與此同時(shí)，在地面發(fā)射信號頻率也要做相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到合理的信號傳輸對接。

3．4信號處理隔離抗干擾技術(shù)

這類的抗干擾技術(shù)有多種實(shí)現(xiàn)方法，對地球站進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻裝置，在星上也配備相應(yīng)的對應(yīng)設(shè)備，對于直接序列擴(kuò)頻的性能而言就能屏蔽掉其他信號的影響;還可以對上行信號施與加密處理，在接收器上設(shè)計(jì)相對應(yīng)的解密裝置，即可實(shí)現(xiàn)信號的安全傳輸，從而有效的防止了信號的干擾。

4結(jié)語

在目前的社會(huì)中，衛(wèi)星廣播電視使用較為廣泛。如果衛(wèi)星在受到惡意的干擾或是破壞時(shí)就要嚴(yán)重影響到衛(wèi)星廣播電視信號的正常傳輸，造成廣播電視節(jié)目的正常播出。所以，如何確保衛(wèi)星裝置在受到攻擊時(shí)還是穩(wěn)定的傳輸信號是當(dāng)今急需解決的問題;在受到惡意干擾時(shí)，要及時(shí)準(zhǔn)確的選擇相應(yīng)的抗干擾技術(shù)，保證廣播電視節(jié)目的正常播出的同時(shí)盡可能的減低播出成本，不僅是提升了節(jié)目的播出效率，也是廣播電視節(jié)目的未來發(fā)展前提。

參考文獻(xiàn):

［1］焦永旗．廣播電視信號傳播中抗干擾技術(shù)研究［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011(21):2．

第2篇：光電傳感技術(shù)范文

關(guān)鍵詞 光電傳感器；信息融合技術(shù)；實(shí)際應(yīng)用研究

中圖分類號TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號 1674-6708（2013）100-0209-02

光電傳感器因其靈敏輕便等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化設(shè)備檢測裝置中。20世紀(jì)80年代，美國軍事領(lǐng)域開始應(yīng)用光電傳感器信息融合技術(shù)；2013年3月15日，美國國防先期計(jì)劃研究局（DARPA）公布了在阿靈頓召開的已進(jìn)入第二階段的MIST-LR項(xiàng)目會(huì)議，指出在未來的第三階段，將開發(fā)出能夠提升飛行器性能的原型系統(tǒng)傳感器，極大發(fā)揮其在民用和軍事兩個(gè)方面的助推器作用。

1 應(yīng)用必要

第一，光電傳感器獲取信息的過程實(shí)際是一個(gè)多對一的對應(yīng)抽樣過程，在將客觀世界空間的信息傳輸至傳感器這一過程中信息丟失的問題難以避免；第二，軍事領(lǐng)域中光電傳感器的數(shù)量龐大，急需處理的信息量也繁多冗雜，這些都會(huì)給人工處理帶來一定困擾，而光電傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用巧妙地解決了這一信息綜合處理的難題；第三，應(yīng)用環(huán)境決定了光電傳感器性能發(fā)揮的好壞，但截至目前尚未有一個(gè)國家可以開發(fā)出適用于任何環(huán)境下且性能優(yōu)于其他類型的光電傳感器。

2 概念優(yōu)點(diǎn)

光電傳感器信息融合的過程正是為了完成目標(biāo)分類、識(shí)別及跟蹤等任務(wù)而進(jìn)行信息自動(dòng)分析綜合處理的過程。軍事領(lǐng)域中的目標(biāo)識(shí)別及跟蹤可以實(shí)現(xiàn)光電傳感器目標(biāo)屬性中的監(jiān)視功能，有利于精確定位與預(yù)估判決。我國航天技術(shù)的高速發(fā)展離不開當(dāng)前最熱門的技術(shù)之一——航天技術(shù)上光電傳感器信息融合技術(shù)，它能夠有效提高空間的分辨率和系統(tǒng)的可靠性，無疑成為我國GDP增長的“助推器”。

3 工作原理

光電傳感器能夠有效檢測到光強(qiáng)度變化的情況并將光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換為電信號的變化。通常情況下，光電傳感器這種小型電子設(shè)備由三部分組成：發(fā)送器、接收器與檢測電路。發(fā)送器負(fù)責(zé)向目標(biāo)發(fā)射來源于發(fā)光二極管、激光二極管及紅外射二極管等的光束，不間斷發(fā)射出的光束經(jīng)過像光圈、透鏡這種光學(xué)元件后達(dá)到由光電二極管、光電三極管及光電池構(gòu)成的接收器中，接收器接收到光束后會(huì)將其傳輸至能夠過濾該信號是否有效并決定是否應(yīng)用的檢測電路。詳細(xì)流程見下圖所示。

需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是發(fā)射板和光導(dǎo)纖維作為光電傳感器結(jié)構(gòu)元件的一種也獨(dú)具特色。眾所周知，三角形的結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定，因此由極細(xì)小的三角錐體反射材料組成的三角反射板是一種能保證光束可以準(zhǔn)確無誤地從反射板返回的發(fā)射裝置，其結(jié)構(gòu)極其穩(wěn)固且具有極強(qiáng)的實(shí)用性。

4 應(yīng)用領(lǐng)域

4.1研制抄表系統(tǒng)

為及時(shí)結(jié)算用戶的電費(fèi)，一般由電力部門派專門的抄表人員到有關(guān)用戶處定期走家串戶地查看、抄寫設(shè)置在現(xiàn)場的電能表，通過人工讀取、記錄、計(jì)算和收費(fèi)。這不僅浪費(fèi)人力，而且還會(huì)因人工讀取造成不必要的誤差，給用戶帶來不必要的麻煩和損失，甚至?xí)l(fā)生不法分子假冒抄表人員入室作案而影響社會(huì)治安。因此，無論是電力部門還是用戶們均迫切要求改變當(dāng)前的落后狀態(tài)。隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，可以利用光電傳感器來研制自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

電能表的鋁盤受電渦流和磁場的作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，采用光電傳感器則可將鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)。如在旋轉(zhuǎn)的光亮的鋁盤上局部涂黑，再配以反射式光電發(fā)射接收對管，則當(dāng)鋁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)在局部涂黑處便產(chǎn)生脈沖，并可將鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)采樣轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，并經(jīng)光電耦合隔離電路，送至CPU的T0端口進(jìn)行計(jì)數(shù)處理。采用光電耦合隔離器可以有效地防止干擾信號進(jìn)入微機(jī)，再結(jié)合其它傳輸方式便可形成自動(dòng)抄表系統(tǒng)。目前自動(dòng)抄表系統(tǒng)沒有大規(guī)模使用與當(dāng)前的技術(shù)有莫大關(guān)系，這套技術(shù)還有很多需要改進(jìn)之處，相信在未來幾年隨著技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)抄表將在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

4.2節(jié)能燈具設(shè)計(jì)

光敏傳感器、紅外傳感器、顏色傳感器已進(jìn)入各種自控節(jié)能LED照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案之中，它們的自主控制、方便應(yīng)用使得不少公共照明LED燈具和居家照明燈具實(shí)現(xiàn)智能化。光電傳感器可以協(xié)助公共照明的LED燈具實(shí)現(xiàn)燈光的自動(dòng)開啟關(guān)閉，可以智能的感應(yīng)人和車輛進(jìn)出而自動(dòng)開關(guān)燈光，可以智慧的控制LED燈光開啟的時(shí)間和控制亮度，甚至按人類的意愿自動(dòng)調(diào)整光線的色溫，營造人類想要的光氛圍。

4.2.1光敏傳感器應(yīng)用

光敏傳感器中最簡單的電子器件是光敏電阻，它能感應(yīng)光線的明暗變化，輸出微弱的電信號，通過簡單電子線路放大處理，可以控制LED燈具的自動(dòng)開關(guān)。對于遠(yuǎn)程的照明燈具，如街燈、庭院燈、草坪燈等都可經(jīng)濟(jì)而簡單的實(shí)現(xiàn)節(jié)能自動(dòng)控制。太陽能路燈本身是利用太陽光發(fā)電、儲(chǔ)能的LED照明燈具，無需電網(wǎng)供電也就無需架設(shè)成本不菲的輸電線路，因此使用光敏傳感器可以實(shí)現(xiàn)極低成本、自動(dòng)開啟關(guān)閉的節(jié)能管理。

4.2.2紅外傳感器應(yīng)用

紅外熱釋電傳感器（PIR）在LED照明中的應(yīng)用已有近十年的歷史。紅外傳感器的視角有限，需要搭配菲涅爾透鏡才能擴(kuò)大探測區(qū)，才能監(jiān)視移動(dòng)的熱源（人或車）。菲涅爾透鏡有兩個(gè)作用：一是聚焦作用，將熱釋紅外信號折射在PIR上；二是將探測區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)的人能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號。

4.3航天技術(shù)應(yīng)用

我國神舟十號發(fā)射成功后到與天宮一號的自動(dòng)交會(huì)對接，2000多項(xiàng)航天技術(shù)成果移植國民經(jīng)濟(jì)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展“倍增器”，其中光電傳感器技術(shù)發(fā)揮了重要作用。神舟十號和天宮一號對接機(jī)構(gòu)十分復(fù)雜，由上百個(gè)傳感器、上千軸承組合而成。對接任務(wù)要求嚴(yán)絲合縫且不能漏氣。另外考慮到飛行器在太空環(huán)境中失重要經(jīng)歷高低溫的變化，因此必須保證對接時(shí)不出現(xiàn)故障。手控交會(huì)對接時(shí)要有精確的傳感器測量設(shè)備，不斷測量兩個(gè)飛行器之間的距離、相對速度和姿態(tài)等，稍有差池后果不堪設(shè)想。最后對接時(shí)，要求軸向誤差≤18cm。這些對航天員的身心都是極大的挑戰(zhàn)，要求他們具有極高的眼手協(xié)調(diào)性、操作精細(xì)性和過硬的心理素質(zhì)等。在交會(huì)對接的過程中，航天員需要緊盯電視圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)讓兩個(gè)航天器一點(diǎn)點(diǎn)逼近，根據(jù)仔細(xì)計(jì)算決定速度變化方案完成交會(huì)對接，其中傳感器起到?jīng)Q定性作用，為實(shí)現(xiàn)航天夢奠定最強(qiáng)基礎(chǔ)。

4.4工業(yè)自動(dòng)化裝置

光電傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，在工業(yè)上常用于非接觸測量物位、距離和條碼等信息，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了很多新型的光電傳感器，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的系列產(chǎn)品如下：

1）光電式煙霧報(bào)警器。沒有煙霧時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)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(shí)，發(fā)光二極管發(fā)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(fā)出報(bào)警。如今頻遭吐槽的霧霾天氣說明環(huán)境污染問題嚴(yán)重，而光電式煙霧報(bào)警器則可通過光在煙道里傳輸過程的變化檢測到煙道中的煙塵濁度；2）點(diǎn)鈔機(jī)的計(jì)數(shù)傳感器。具有結(jié)構(gòu)微型化、操作簡便化、使用耐用型等特點(diǎn)的點(diǎn)鈔機(jī)在我們的日常生活中應(yīng)用頻繁，其不光在金融機(jī)構(gòu)中被大量使用，也逐漸成為一些大型企事業(yè)單位必備的辦公用品，成就其的正是結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、精確度高的光電傳感器。點(diǎn)鈔機(jī)的技術(shù)傳感器采用兩組由一個(gè)紅外發(fā)光二極管和一個(gè)接收紅外光的光敏三極管組成的紅外光電傳感器，沒有鈔票時(shí)，接收管受光照導(dǎo)通而輸出為0；有鈔票時(shí)，接收管光通量不足而輸出為1且產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，經(jīng)檢測電路輸入至負(fù)責(zé)計(jì)數(shù)和顯示的單片機(jī)。只有不斷提升光電傳感器的性能，才能滿足商業(yè)經(jīng)濟(jì)和財(cái)務(wù)自動(dòng)化日新月異變化而產(chǎn)生的高要求。

參考文獻(xiàn)

[1]黃斌.基于多傳感器信息融合的節(jié)能控制系統(tǒng).測控技術(shù)，2013（4）.

[2]趙娟妮.多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)及其在光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.科技信息，2013（7）.

第3篇：光電傳感技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：光電傳感器；應(yīng)用；發(fā)展；光電效應(yīng)

引言

光電傳感器的研究與應(yīng)用是當(dāng)前科技時(shí)代最為重要的一項(xiàng)技術(shù)，光電式傳感器是基于光電效應(yīng)，在受到可見光波的照射后，感應(yīng)光波，然后將這種光波信號轉(zhuǎn)換成電流信號傳輸出去。光電傳感器在眾多技術(shù)設(shè)備中都有應(yīng)用，應(yīng)用范圍十分廣泛，能夠滿足信息的傳遞、收發(fā)、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等多種需求。傳感器通過不同的感應(yīng)原理可以分為多種感應(yīng)裝置，光電傳感器是感應(yīng)傳感器中的一種。光電傳感器具有感應(yīng)精度高、傳輸速度快、非接觸等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此光電傳感器是感應(yīng)傳感器中應(yīng)用最為廣泛、應(yīng)用最多的一種感應(yīng)裝置。

1 光電傳感器概述

光電傳感器又稱為光傳感器，光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，光電傳感器的可測數(shù)據(jù)眾多，而且組裝結(jié)構(gòu)也較為簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在眾多設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把可見光波信號轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)，尤其是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁光電感應(yīng)器是通過可見光波照射到我提的表面，引起物體發(fā)生電性質(zhì)變化，從而傳輸信號的，其實(shí)是自然界的一種能量轉(zhuǎn)換，把光能量轉(zhuǎn)換成電能量的轉(zhuǎn)換過程，這類轉(zhuǎn)換效應(yīng)被統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。

2 光電傳感器的應(yīng)用

光電傳感器作為感應(yīng)傳感器中應(yīng)用最為廣泛的一種感應(yīng)裝置，因此被眾多設(shè)備使用，光電傳感器的應(yīng)用主要有以下幾種。

2.1 煙塵濁度監(jiān)測儀

煙塵濁度檢測儀是檢測工業(yè)煙塵污染的重要工具，能夠防止工業(yè)煙塵對于大氣的污染。煙塵濁度檢測儀能夠針對煙塵源進(jìn)行檢測，自動(dòng)顯示和自動(dòng)超標(biāo)報(bào)警。工業(yè)煙塵排放通道每時(shí)段的光傳輸大小變化都不一樣，因此，煙塵濁度檢測儀就是通過這種光的傳輸變化來感知工業(yè)煙塵排放。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。

2.2 條形碼掃描筆

條形碼掃描儀在超市或商場中應(yīng)用最多，主要是通過掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，通過對條形碼上黑白線條的顏色吸收來來傳輸信號，條形碼上的黑白線條會(huì)對發(fā)光二極管呈現(xiàn)不同的發(fā)射光，二極管把這種發(fā)射光在發(fā)射到發(fā)光三極管中，發(fā)光三極管會(huì)產(chǎn)生電流，從而形成電流信號，在經(jīng)過計(jì)算機(jī)識(shí)別來完成對信息的識(shí)別。

2.3 產(chǎn)品計(jì)數(shù)器

產(chǎn)品在傳送帶上運(yùn)行時(shí)，不斷地遮擋光源到光電傳感器的光路，使光電脈沖電路產(chǎn)生一個(gè)個(gè)電脈沖信號。產(chǎn)品每遮光一次，光電傳感器電路便產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，因此輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目，該脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)并由顯示電路顯示出來。

2.4 光電式煙霧報(bào)警器

沒有煙霧時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)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(shí)，發(fā)光二極管發(fā)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(fā)出報(bào)警。

2.5 測量轉(zhuǎn)速

在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上涂上黑白兩種顏色，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射光與不反射光交替出現(xiàn)，光電傳感器相應(yīng)地間斷接收光的反射信號，并輸出間斷的電信號，再經(jīng)放大器及整形電路放大整形輸出方波信號，最后由電子數(shù)字顯示器輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

3 光電傳感器的發(fā)展

光電傳感器在當(dāng)前應(yīng)用十分廣泛，但其實(shí)它也經(jīng)歷了長時(shí)間的發(fā)展。美國一家咨詢公司的報(bào)告顯示，2007年全球的光電傳感器市場值為500億美元，到2001年它的價(jià)值達(dá)到了近610億美元，這種發(fā)展的速度是十分迅速的。其中美國、中國、日本和加拿大是需求最多的地區(qū)，中國是光電傳感器市場增長最快的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，光電傳感器在汽車上的應(yīng)用增長速度最快，其次是遠(yuǎn)程控制設(shè)備。近幾年來，光電傳感的技術(shù)發(fā)展最為迅速，人們對其需求也越來越大，要求也越來越高。光電傳感器已經(jīng)由最初的笨重型，遲緩型向著小型化、智能化和系統(tǒng)化法相發(fā)展。在我國，由于國家的支持，政府的鼓勵(lì)，光電傳感器已經(jīng)形成了自我研發(fā)，自我生產(chǎn)和自我應(yīng)用為一體的統(tǒng)一流程，我們已經(jīng)做到了自給自足，不需要再引進(jìn)國外的光電傳感技術(shù)，我們的光電傳感器在世界也得到了基本認(rèn)可，但是我們還需要不斷努力，不斷改進(jìn)我國光電傳感器的技術(shù)，完善光管傳感器在設(shè)備中的應(yīng)用，因?yàn)殡m然我們能夠自行研制光電傳感器，但是不可否認(rèn)我國的光電傳感器還與國外的有一定差距，所以還需要不斷進(jìn)行改善，爭取早日超越國外的先進(jìn)光電傳感器技術(shù)。

4 結(jié)束語

光電傳感器作為一種新型的傳感裝置，在眾多設(shè)備中都有應(yīng)用。光電傳感器具有檢測距離長、對檢測物體的限制少、響應(yīng)時(shí)間短、分辨率高、可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測、可實(shí)現(xiàn)顏色判別、便于調(diào)整等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此我們可以預(yù)見其在未來傳感裝置中有著良好的市場。因此我們必須加緊研究完善這種光電傳感器技術(shù)，為我國的核心競爭力貢獻(xiàn)自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：光電傳感技術(shù)范文

傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技中極具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)應(yīng)用，通過對當(dāng)前新型傳感器技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析，提出了傳感器技術(shù)在未來發(fā)展中的難題和挑戰(zhàn)，最后就傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】傳感器技術(shù) 光電傳感器 生物傳感器 發(fā)展趨勢

傳感器技術(shù)水平在一定程度上反映了一個(gè)國家科技現(xiàn)代化的水平，傳感器在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制及測試控制中發(fā)揮著重要的作用。傳感器技術(shù)在近些年來發(fā)展迅速，與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱?，F(xiàn)代科技中，自動(dòng)化與智能化已經(jīng)成為新的發(fā)展方向，傳感器作為自動(dòng)測量與控制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在社會(huì)的生產(chǎn)生活中應(yīng)用十分廣泛，且具有巨大的發(fā)展空間。

1 新型傳感器技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著微電子技術(shù)、微機(jī)械加工技術(shù)、光電科學(xué)以及當(dāng)代生物科學(xué)等高新技術(shù)的推動(dòng)下，傳感器已經(jīng)從過去單一功能轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ芏鄻印⒖萍己扛叩男滦彤a(chǎn)品。傳感器技術(shù)所涉及的知識(shí)領(lǐng)域非常廣泛，其研究和發(fā)展也越來越多地和其他學(xué)科技術(shù)的發(fā)展緊密聯(lián)系。

1.1 光電傳感器技術(shù)

光電式傳感器是以光為測量媒介、以光電器件為轉(zhuǎn)換元件的傳感器，它具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等卓越特性。隨著光電科技的飛速發(fā)展，光電傳感器已成為光電傳感器已成為各種光電檢測系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，并在傳感器應(yīng)用中占據(jù)著重要的地位，其中在非接觸式測量領(lǐng)域更是扮演者無法替代的角色。光電傳感器工作時(shí)，光電器件負(fù)責(zé)將光能（紅外輻射、可見光及紫外輻射）信號轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號。光電器件不僅結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)性好，且具有響應(yīng)快、可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢，在自動(dòng)控制、智能化控制等方面應(yīng)用前景十分廣闊。此外，光電傳感器除了對光學(xué)信號進(jìn)行測量，還能夠?qū)σ鸸庠醋兓臉?gòu)件或其它被測量進(jìn)行信息捕捉，再通過電路對轉(zhuǎn)換的電學(xué)信號進(jìn)行放大和輸出。

1.2 生物傳感器技術(shù)

生物傳感器的原理主要由兩大部分組成：生物功能物質(zhì)的分子識(shí)別部分和轉(zhuǎn)換部分前者的作用是識(shí)別被測物質(zhì)，當(dāng)生物傳感器的敏感膜與被測物接觸時(shí)，敏感膜上的某種生化活性物質(zhì)就會(huì)從眾多化合物中挑選適合于自己的分子并與之產(chǎn)生作用，使其具有選擇識(shí)別的能力；轉(zhuǎn)換部分，是由于細(xì)胞膜受體與外界發(fā)生了共價(jià)結(jié)合，通過細(xì)胞膜的通透性改變，誘發(fā)了一系列的電化學(xué)過程，而這種變換得以把生物功能物質(zhì)的分子識(shí)別轉(zhuǎn)換為電信號，形成了生物傳感器。

2 傳感器技術(shù)發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)

傳感器技術(shù)是利用現(xiàn)代科技來獲取所需要的信息和信息量，以此來代替人類的感覺器官。傳感器技術(shù)的發(fā)展不斷更新著人們的觀念，也為社會(huì)生產(chǎn)和生活的進(jìn)步提供了新的思路，然而，在傳感器技術(shù)的發(fā)展中仍存在著一些問題亟待解決。

2.1 通信能力有限

當(dāng)前無論是生產(chǎn)還是生活中應(yīng)用的傳感器大多是基于Zig-Bee協(xié)議，這些傳感器的通信距離雖然在理論上支持無限擴(kuò)展，然而在實(shí)踐中受到周圍環(huán)境的干擾，并不能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的通信距離。因此，如何應(yīng)對復(fù)雜的地形，多變的天氣，以及無處不在的電磁干擾，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性，仍是傳感器面臨的一大挑戰(zhàn)。

2.2 電源能量有限

傳感器在工作中通?？扛呻姵鼗蚩沙潆婋姵靥峁╇娫?，而這種電源的能量十分有限，嚴(yán)重影響著傳感器的民用化應(yīng)用。因此，針對傳感器電源的研究也正在被研究者們?nèi)找嬷匾?。主要包括兩個(gè)方面，一方面是研究傳感器在網(wǎng)絡(luò)工作中的節(jié)能技術(shù)；另一方面是選擇可長時(shí)間供電的新型能源。

2.3 計(jì)算能力有限

嵌入式處理器以及存儲(chǔ)器滿足了傳感器微型化設(shè)計(jì)的需要，且具有信息和數(shù)據(jù)處理的能力，雖然它們有一定信息處理的能力，但是數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，只經(jīng)過少許處理就輸出出去，很容易產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，而有些數(shù)據(jù)是不需要的。因此，盡可能地提高傳感器的數(shù)據(jù)處理能力，并能夠進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理是當(dāng)前研究的另一難點(diǎn)。

2.4 傳感器數(shù)量大、范圍廣難維護(hù)

在未來的傳感器應(yīng)用中，很多都不是依靠單一的個(gè)體工作，而是由許多傳感器組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)中的傳感器不僅數(shù)量巨大，且其分布具有廣泛性，傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護(hù)難度就顯得異常突出。管理數(shù)目龐大的傳感器系統(tǒng)，需要可靠的軟硬件網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具備可重構(gòu)性及自調(diào)整性，這也是需要研究的另一重點(diǎn)。

3 傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景

隨著傳感器技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中的重要地位日益顯現(xiàn)，對傳感器的研究和應(yīng)用也逐漸受到人們的普遍關(guān)注。當(dāng)今傳感器技術(shù)的研究與發(fā)展，特別是基于光電通信和生物學(xué)原理的新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，已成為推動(dòng)國家乃至世界信息化產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重要標(biāo)志與動(dòng)力。

3.1 利用新材料開發(fā)新型傳感器

隨著光導(dǎo)纖維、納米材料、超導(dǎo)材料等材料科學(xué)的深入，智能材料的應(yīng)用和發(fā)展正成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。智能材料是指材料本身就具備傳統(tǒng)傳感器的功能，能夠?qū)ν饨缂白陨硇阅艿淖兓M(jìn)行識(shí)別和判斷，進(jìn)而通過一定功能的轉(zhuǎn)換，最終采取相應(yīng)的行動(dòng)來調(diào)整以適應(yīng)外界變化和避免自身性能受損。新材料這種敏感功能為新型傳感器的出現(xiàn)提供了技術(shù)支持。

3.2 集成化多功能傳感器的開發(fā)

集成化是指傳感器同一功能的多元件并列，以及功能上的一體化。同一功能的多元化并列能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器參數(shù)的多維立體化，再通過軟件的編譯，對傳感器中的多個(gè)單一參數(shù)進(jìn)行集成，進(jìn)而完成對多個(gè)點(diǎn)或面的集中監(jiān)測。傳感器功能上的一體化主要是改變傳感器功能單一的缺陷，轉(zhuǎn)而向著單傳感器集成多種功能自一體，實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳感器能夠同時(shí)監(jiān)測多種信號變化，簡化監(jiān)測系統(tǒng)，提高工作效率。運(yùn)用集成化多功能理論研制出的傳感器可以應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域，并發(fā)揮出更加強(qiáng)大的功能效用利用集成化多功能原理，現(xiàn)代傳感技術(shù)已制成帶溫度補(bǔ)償?shù)募蓧毫鞲衅?，頻率輸出型集成壓力傳感器，霍爾集成傳感器，半導(dǎo)體集成色敏傳感器，多維化集成氣敏傳感器等。

4 結(jié)束語

當(dāng)前我國在傳感器的研發(fā)已經(jīng)具備一定的規(guī)模和應(yīng)用實(shí)力，在今后的研發(fā)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注基礎(chǔ)性產(chǎn)品，在攻克傳感器制造工藝技術(shù)的前提下，對產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行深入化分析，實(shí)現(xiàn)傳感器技術(shù)的研究與應(yīng)用平衡發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第5篇：光電傳感技術(shù)范文

摘要：隨著企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，立體倉庫己成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要且不可缺少的環(huán)節(jié)，分揀輸送機(jī)是其關(guān)鍵設(shè)備。因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行物料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差，物料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對上述問題，利用PLC技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的物料自動(dòng)分揀裝置，在物料分揀過程中取得了較好的控制效果。本文主要講述PLC在物料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器（PLC），設(shè)計(jì)成本低、效率高的物料自動(dòng)分揀裝置。以PLC為主控制器，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)，現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉庫；分揀輸送機(jī)；PLC

自動(dòng)化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個(gè)重要組成部分， 它具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、消除差錯(cuò)、提高倉儲(chǔ)自動(dòng)化及管理水平、提高管理和操作人員素質(zhì)、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、有效地減少流動(dòng)資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點(diǎn)。與廠級計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動(dòng)化立體倉庫，更是當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，及制造系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測技術(shù)（激光掃描）、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國發(fā)展空間巨大。

1.物料分揀系統(tǒng)的硬件選擇

1.1 PLC的種類選擇

根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出I/O對應(yīng)功能，根據(jù)所選擇的PLC型號，對本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端子進(jìn)行分配。根據(jù)材料分揀系統(tǒng)的工作過程由可知，系統(tǒng)的控制有輸入信號15個(gè)，均為開關(guān)量。輸出信號有8個(gè)，其中一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)，兩控制指示燈，剩下的控制氣閥，也都是開關(guān)量。

1.2浮出式移栽臺(tái)電機(jī)的選擇（DT56M4/BMG）

步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起。步進(jìn)電機(jī)選用的型號為DT56M4/BMG。三相異步電機(jī)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器來控制，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。

1.3傳感器的選擇

1.3.1電感傳感器

電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。它由LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。本系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器。

1.3.2電容傳感器

電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。

1.3.3光電傳感器

本系統(tǒng)選用系列小型放大器內(nèi)藏型光電傳感器。光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測出其接收到的光強(qiáng)的變化。

光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件3部分組成。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多。傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，體積小。

1.3.4光電開關(guān)

光電接近開關(guān)（簡稱光電開關(guān)Z2D-80P）通常在環(huán)境條件比較好，無粉塵污染的場合下使用。在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)工件進(jìn)入傳送帶時(shí)，傳送帶上方的光電開關(guān)發(fā)出的光線遇到工件反射回自身的光敏元件，光電開關(guān)輸出信號啟動(dòng)輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4氣動(dòng)裝置選用

1.4.1氣動(dòng)系統(tǒng)

氣動(dòng)系統(tǒng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量與信號的傳遞，利用空氣壓縮機(jī)將電動(dòng)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制和輔助元件的配合下，通過執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對外做功。

1.4.2氣動(dòng)傳動(dòng)

氣動(dòng)傳動(dòng)簡稱氣動(dòng)，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力和控制信號，控制和驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械和設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化的一門技術(shù)。

1.5變頻器

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通 過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其 所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能， 如過流、過壓、過載保護(hù)等等。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器。

2.分揀輸送機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)

本課題是基于區(qū)分材料材質(zhì)的不同而設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)對鐵質(zhì)、鋁質(zhì)和不同顏色的材料的自動(dòng)分揀，根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個(gè)設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖，如圖1所示：

用高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達(dá)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能。

2.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

根據(jù)所繪流程圖，在STEP7-Micro/WIN40軟件中編寫梯形圖程序。下面對所編寫作簡要的介紹：

（1）首先I2.0啟動(dòng)后，M0.1得電并自鎖，為之后電動(dòng)機(jī)得電做好準(zhǔn)備，I2.1為停止按鈕。當(dāng)PLC處于RUN模式時(shí)，SM0.1通電一個(gè)周期，Q0.0復(fù)位清零，并調(diào)用子程序。

（2）高速脈沖指令，該程序先將控制脈沖指令的特殊功能寄存器進(jìn)行初始化，然后當(dāng)I0.0（下料傳感器）檢測到有料時(shí)，啟動(dòng)PLS（脈沖輸出）指令；如果I0.0檢測沒有物料時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器T30，延時(shí)30秒自動(dòng)停機(jī)。

（3）高速計(jì)數(shù)指令，首先進(jìn)行高速計(jì)數(shù)指令的初始化操作，其中設(shè)定預(yù)置值為50，當(dāng)計(jì)數(shù)至50時(shí)，調(diào)用中斷程序。

（4）中斷程序，汽缸動(dòng)作時(shí)，回位限位開關(guān)關(guān)斷，到達(dá)動(dòng)作限位開關(guān)時(shí)，動(dòng)作限位開關(guān)閉合。

3.總結(jié)

為了提高分揀作業(yè)的效率，降低人力勞動(dòng)強(qiáng)度，本文基于PLC技術(shù)及MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了一種物料分揀系統(tǒng)，結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等可以實(shí)現(xiàn)對不同材質(zhì)的物料進(jìn)行分揀。上位機(jī)接受到下位機(jī)傳輸?shù)男盘柾ㄟ^MCGS組態(tài)軟件對系統(tǒng)的工作、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示在用戶界面中，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表顯示，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該物料分揀系統(tǒng)一方面可以作為教學(xué)儀器，用于培養(yǎng)相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才；另一方面其能夠連續(xù)、大批量的分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度與傳統(tǒng)的人工分揀也大大降低，顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，對物流產(chǎn)業(yè)有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 辛征，馮占營，李明.基于PLC的立體倉庫輸送控制系統(tǒng)研究[J].山東科學(xué)，2013

[2] 周奇才，基于現(xiàn)代物流的自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)及控制技術(shù)研究[J]成都：西南交通大學(xué)，2002

第6篇：光電傳感技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：嵌入式;紅外傳感器;傳輸控制;編解碼

中圖分類號：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號：1004373X(2008)1504602

Embedded Infrared Information Detection and Wireless Transmission Control System Design

WANG Shuwei1,ZHANG Ming1,LI Runping2

(1.Air Denfence Command College,Zhengzhou,450052,China;2.Henan Government Office Administration of the State Council,Zhengzhou,450052,China)

Abstract：Embedded infrared information detection and wireless transmission control system,the passive infrared information collection is the signal source,coding radio transmission as the information channel,to the SCM system for the control of intelligent information to place and achieve detection and control separate from the scene of the design method.The aim is to use sensor technology,radio techniques,SCM application technology,electromechanical control technology integration,achieve universal,application field socialization can be developed.The system obtains the good social efficiency in remote text control,anti-theft alarm and smoke,dry hands device,automatic doors,automatic lights,control switches and other energy-saving,water-saving devices technology applications.

Keywords：embedded;infrared sensor;transmission control;codec

1 引 言

利用紅外傳感器采集信息,因其獨(dú)有的優(yōu)越性而得到廣泛的重視,并在軍事的紅外制導(dǎo)、火控跟蹤、警戒、目標(biāo)偵察、武器熱瞄準(zhǔn)器、艦船導(dǎo)航、空降導(dǎo)航以及民用領(lǐng)域的工業(yè)設(shè)備監(jiān)控、安全監(jiān)視、救災(zāi)、遙感、交通管理、醫(yī)學(xué)熱診斷技術(shù)等得到廣泛的應(yīng)用。

嵌入式紅外信息檢測與無線傳輸控制系統(tǒng)采用光電傳感技術(shù)完成信息的采集,運(yùn)用編、解碼技術(shù)、射頻發(fā)射與接收技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)了紅外信息現(xiàn)場采集與遠(yuǎn)距離傳輸、報(bào)警、顯示、控制的功能,該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于信息測控領(lǐng)域。

2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

嵌入式紅外信息檢測與無線傳輸控制系統(tǒng),由信息采集與編碼發(fā)射裝置、信息接收與控制裝置兩大部分組成。信息采集與編碼發(fā)射裝置如圖1和圖2所示,該裝置由紅外傳感器(SE303、PH302)、控制器件KW9328、編碼模塊PT2262、發(fā)射模塊F05A等組成。完成紅外信息的采集、編碼與發(fā)射。

信息接收與控制裝置如圖3和圖4所示。該裝置由接收模塊J05B、解碼模塊PT2272、AT89C2051單片機(jī)最小系統(tǒng)等組成。完成信息接收、解碼與控制。

3 主要模塊功能

SE303(近紅外線約0.93 μm )為紅外發(fā)射器,管壓降約1.4 V,工作電流一般小于20 mA;PH302為紅外接收傳感器；控制器件KW9328完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與控制,KW9328采用CMOS工藝制造,將發(fā)送及接收電路集成在同一芯片上，內(nèi)含振蕩、分頻、計(jì)數(shù)、施密特整形、兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)及控制門等電路，功耗甚低,靜態(tài)電流典型值僅2 μA,故無需另加電源開關(guān)；PT2262編碼器能將數(shù)據(jù)和地址編譯成代碼的波形,最大有12位三狀態(tài)(312)的地址,共有531 441種地址代碼,功耗低、工作電壓范圍寬(3～15 V)；發(fā)射模塊F05A采用聲表面穩(wěn)頻,免調(diào)試,適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),當(dāng)發(fā)射電壓為3 V時(shí),發(fā)射電流約2 mA,發(fā)射功率較小,12 V具有較好的發(fā)射效果,發(fā)射電流約5~8 mA,高電平脈沖寬度在0.08～1 ms時(shí)發(fā)射效果較好,F05A 天線長度可從0～250 mm選用,也可無天線發(fā)射；F05A用PT2262編碼器加240 mm小拉桿天線在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約250 m；接收模塊J05B 采用超外差二次變頻結(jié)構(gòu),所有的射頻接收,混頻,濾波,數(shù)據(jù)解調(diào),放大整形全部在芯片內(nèi)完成,接收功能高度集成化,具有與標(biāo)準(zhǔn)解碼器及單片機(jī)的+5 V邏輯電平接口,天線通常取1/4λ；解碼模塊PT2272是與PT2262配對的解碼器,也具有12位三狀態(tài)(312)地址,共有531 441種地址代碼,PT2262,PT2272都是CMOS電路,具有功耗低、工作電壓范圍寬(3～15 V)等特點(diǎn)；AT89C2051采用FLASH存貯器技術(shù),是一個(gè)低電壓,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含2 kB的可反復(fù)擦寫的只讀FLASH程序存儲(chǔ)器和128 B的(RAM)。

4 信息傳輸與控制流程

紅外信息采集就是傳感器接受被探測物發(fā)出或反射的紅外線,從而掌握被探測物所處位置的技術(shù)。光電傳感器SE303加電發(fā)射紅外光,當(dāng)有外部事物影響時(shí),PH302接受到紅外光強(qiáng)發(fā)生變化,接收控制器件KW9328受理的信號強(qiáng)度與周期發(fā)生變化,在KW9328對信號進(jìn)行處理過程中,當(dāng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)滿100個(gè)時(shí)鐘脈沖前信號消失時(shí),說明是干擾信息,則無脈沖輸出；反之信號仍然存在時(shí),說明事件發(fā)生。

將有脈沖送入編碼器PT2262中,控制編碼器產(chǎn)生地址與狀態(tài)信息編碼信號,由F05A射頻發(fā)射模塊加載(0315M)放大轉(zhuǎn)換后將信號發(fā)出。由J05B射頻接收模塊接收到報(bào)警信號后將其傳給PT2272解碼器解碼,在單片機(jī)最小控制系統(tǒng)中的AT89C2051表單中進(jìn)行地址碼查詢與狀態(tài)碼比較,判斷信息的來源與歸宿?？刂平獯a后的數(shù)據(jù)由單片機(jī)最小控制系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別,分控相通道,驅(qū)動(dòng)LED顯示燈進(jìn)行示警,并自動(dòng)控制繼電器或光電耦合器接通設(shè)備電路,以激活、控制相應(yīng)的被控對象。

5 結(jié) 語

嵌入式紅外信息檢測與無線傳輸控制系統(tǒng)采用傳感技術(shù)完成信息采集、無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳輸、嵌入式技術(shù)完成信息的測控過程。若在信息采集與發(fā)射裝置中采用不同的傳感器,可廣泛應(yīng)用于溫度、濕度、光照等控制場合,實(shí)現(xiàn)模塊化應(yīng)用，因而具有廣闊的市場前景。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］黃繼昌,徐巧魚.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例［M］.北京:人民郵電出版社,1998.

［2］張明友,呂幼新.信號與系統(tǒng)分析［M］.成都：電子科技大學(xué)出版社,1999.

［3］丁躍華,陳艷峰,龍箏.紅外遙控系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)方法\.現(xiàn)代電子技術(shù),2007,30(7):50-52.

［4］李澤光.基于單片機(jī)的紅外遙控器解碼設(shè)計(jì)\.現(xiàn)代電子技術(shù),2007,30(9):36-37,40.

作者簡介 王書偉 男,1955年出生,遼寧海城人,學(xué)士學(xué)位,防空兵指揮學(xué)院防空導(dǎo)彈系導(dǎo)彈測控教研室副教授。主要從事導(dǎo)彈測控系統(tǒng)的研究與教學(xué)工作。

第7篇：光電傳感技術(shù)范文

關(guān)鍵詞： 智能變電站 光電互感器 性能比較 特點(diǎn)

中圖分類號：V351.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號：

引言

在非常規(guī)互感器誕生之前，電力系統(tǒng)中使用的電流互感器和電壓互感器都屬于傳統(tǒng)的電磁式互感器。由于電磁互感器具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在電力系統(tǒng)中一直得到占據(jù)主導(dǎo)地位。但是，電磁式互感器也存在著一些缺點(diǎn)，限制了互感器更好的發(fā)展和更廣的應(yīng)用：由于采用了電磁互感技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)大電流情況時(shí)，電流互感器在會(huì)出現(xiàn)鐵芯飽和現(xiàn)象，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)不能正確動(dòng)作；電磁互感技術(shù)的暫態(tài)傳變特性差，由于存在時(shí)間差，繼電保護(hù)不能迅速使發(fā)生動(dòng)作，然而提高該特性需要投入過高的成本，性價(jià)比不高；電流互感器二次側(cè)輸出對負(fù)載有嚴(yán)格要求，當(dāng)開關(guān)場到控制室的距離過遠(yuǎn)時(shí)，難以保證傳變精度；電流互感器二次不能開路，否則會(huì)產(chǎn)生數(shù)千伏的高壓，危及人身和設(shè)備的安全；電壓互感器二次不能短路，否則也將危及設(shè)備的安全；為解決絕緣和傳變特性，當(dāng)電壓等級越高，短路電流越大時(shí)，必然將增大體積，使設(shè)備變得更加笨重，安裝運(yùn)輸不方便[25,26]。

1光電互感器概念

光電互感器是指利用光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量的新型互感器，是光學(xué)電壓互感器(OVT)、光學(xué)電流互感器(OCT)和組合式光學(xué)互感器的通稱，包括有源和無源兩種類型[27]。有源電子式互感器中，電流互感器主要以羅柯夫斯基(ROgowski)線圈為代表的互感器，電壓互感器采用電阻或電容分壓技術(shù)；無源電子式互感器中，電流互感器主要指基于法拉第效應(yīng)光學(xué)測量原理的互感器，電壓互感器采取普克爾效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，又稱為光電式電壓/電流互感器(OVT/OCT)；由于其實(shí)現(xiàn)原理、構(gòu)成、關(guān)鍵技術(shù)有較大的差異，因此，在一些應(yīng)用特征上也體現(xiàn)了一定的差別[28]。

2光電互感器類型

光電互感器主要包括兩大類型：有源光電互感器和無源光電互感器，其本質(zhì)區(qū)別在于是否需要供電。其中無源光電互感器還分為無源型和全光纖型，兩者區(qū)別在于傳感頭不同。

2.1有源光電互感器

有源光電互感器的線圈以羅柯夫斯基(ROgowski)線圈為主，其工作原理是高壓側(cè)利用激光向電子模塊供電，該電子模塊輸出的電流信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號，再經(jīng)過LED電路轉(zhuǎn)化為光信號，由光纖傳遞至低壓側(cè)轉(zhuǎn)化為電信號向繼電保護(hù)裝置進(jìn)行供電。由于該類型光電互感器的傳感頭需要激光進(jìn)行供電，因此稱為有源型光電互感器，這也是有源光電互感器和無源光電互感器的本質(zhì)區(qū)別。有源光電互感器的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，對環(huán)境因素的抗干擾能力強(qiáng)，能夠長期穩(wěn)定的工作，采樣精度大大提高。但是缺點(diǎn)在于制造工藝復(fù)雜，成本較高，維修困難。

2.2無源光電互感器

傳感頭不需要進(jìn)行供電的光電互感器稱為無源型光電互感器，一般利用磁光晶體作為傳感頭。無源型光學(xué)電流互感器主要利用法拉第（Faraday ）磁光效應(yīng)，傳感頭檢測到被檢測信號，并將信號通過光纖進(jìn)行傳輸。無源型光學(xué)電壓互感器的傳感頭則是主要利用普克爾（Pockels）電光效應(yīng)。無源光電互感器不需要激光對傳感頭進(jìn)行供電，因此高壓測的結(jié)構(gòu)比較簡單，保證了長期安全使用，消除了磁飽和現(xiàn)象，同時(shí)可以利用同一個(gè)采集部分對三項(xiàng)電壓、電流進(jìn)行采集[28]。但是，不需要供電的傳感頭制造困難，成本高，對于高精度測量實(shí)現(xiàn)難度大，因此，無源光電互感器目前在工程中尚未得到廣泛應(yīng)用，需要進(jìn)一步進(jìn)行完善。

圖 2-1 無源電流互感器系統(tǒng)圖

圖 2-2 光電流互感器結(jié)構(gòu)圖 2-3 光電壓互感器結(jié)構(gòu)

2.2.1全光纖型電流互感器

全光纖型電流互感器利用光纖作為傳感頭，這是和普通無源光電互感器的區(qū)別。由于傳感頭與傳遞信號的光纖合為一體，結(jié)構(gòu)簡單，因此制造比普通無源光電互感器小，實(shí)現(xiàn)的測量精度高，同時(shí)具備較高的可靠性。但是由于傳感器為特殊的光纖，制造難度大，成本很高。

2.3性能比較

基于不同原理所制造的光電傳感器在整體上都具備光電傳感器相對于傳統(tǒng)傳感器的優(yōu)勢，但是它們的性能依然存在一定的差異性。

表2-1 無源和有源光學(xué)電流互感器性能比較

表2-1 無源和有源光學(xué)電流互感器性能比較續(xù)

表2-2 無源和有源光學(xué)電壓互感器性能比較

由上述比較不難看出，有源型光電互感器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，各項(xiàng)性能較優(yōu)越，應(yīng)用成熟，因此成為光電互感器中的主流選擇。

3 光電互感器的特點(diǎn)

從20世紀(jì)90年代開始，世界多個(gè)國家的專家學(xué)者就致力于光電互感器的研究與實(shí)驗(yàn)，研究方向主要包括有源型、無源型和全光纖型光電互感器。隨著研究的不斷深入、經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，光電互感器的發(fā)展取得了重大突破，技術(shù)越來越先進(jìn)，效果越來越明顯，光電互感器體積小、成本低、無磁飽和現(xiàn)象等優(yōu)勢得到了充分肯定。

3.1光電互感器與電磁式互感器相比，具有鮮明的特點(diǎn)：（1）光電互感器沒有鐵芯，因此不存在磁飽和和諧振，具有良好的暫態(tài)特性。（2）具有良好的頻率響應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)了高精度的測量，較電磁式互感器而言，測量范圍更廣，精度更高，響應(yīng)更快。（3）具有良好的絕緣性，利用光纖代替了傳統(tǒng)的耦合線圈，解決了互感器的絕緣問題。（4）安全性高，傳統(tǒng)電流互感器二次不得開路、電壓互感器二次側(cè)不得短路，光電互感器利用光纖傳遞信號，有效了避免這些安全隱患；同時(shí)避免了由于電磁式互感器的絕緣介質(zhì)—油所造成的安全隱患。（5）光電互感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，制造成本低，便于大規(guī)模推廣。（6）無污染，損耗小。（7）抗干擾能力強(qiáng)。（8）具有很高的自我檢測能力。（9）具有快速、準(zhǔn)確的決策能力。（10）滿足電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需要，與其它設(shè)備兼容性高，大力推動(dòng)了智能變電站的發(fā)展。

3.2 由于傳統(tǒng)電磁互感器使用鐵芯、線圈通過電磁感應(yīng)進(jìn)行工作，存在磁飽和、磁滯等問題，使電磁互感器體積大、測量精度有限、絕緣性和安全性差等缺點(diǎn)，促使了光電互感器的研究和發(fā)展得到了快速發(fā)展?；诜ɡ谛?yīng)、羅氏線圈、普克爾效應(yīng)、電阻/電容分壓等技術(shù)所制造的多種有源、無源光電互感器應(yīng)運(yùn)而生，在理論研究和實(shí)習(xí)試用中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)，光電互感器不斷完善。新型光電互感器利用光纖傳遞信號代替了傳統(tǒng)的鐵芯，不僅具有傳統(tǒng)電池互感器的功能，并且具有顯著的優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)簡單，體積不斷減小，維修難度小，制造成本降低，具有更廣的應(yīng)用范圍和更高的測量精度，具有很高的兼容性，充分滿足了智能電網(wǎng)和智能變電站的要求，為智能變電站的發(fā)展奠定了良好的設(shè)備基礎(chǔ)。

3.3 雖然光電互感器具有顯著的優(yōu)勢，但是仍然有待進(jìn)一步改進(jìn)完善，在更多的試運(yùn)行中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，更加充分的發(fā)揮光電互感器的作用。尤其是無源型光電互感器，由于采用特殊的光纖作為傳感頭，對光纖的制造工藝提高了很高的要求，無源光電互感器的穩(wěn)定運(yùn)行更是亟需解決重要問題。如何克服無源光電互感器的問題，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，更快得將無源光電互感器從實(shí)驗(yàn)室研究應(yīng)用到實(shí)際電網(wǎng)中，促進(jìn)智能的發(fā)展，是當(dāng)前重點(diǎn)的研究方向。

第8篇：光電傳感技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】環(huán)境光傳感器；智能終端；脈沖寬度調(diào)制

環(huán)境光傳感器是一種能夠檢測到所在環(huán)境中的光信號并能夠?qū)⑵涮幚磙D(zhuǎn)化成對應(yīng)的輸出電壓信號的傳感器，感測周圍光線的同時(shí)，它還能告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，降低產(chǎn)品的功耗，使產(chǎn)品的智能化控制達(dá)到更高的水平[1]。采用環(huán)境光傳感器可以最大限度地延長電池的工作時(shí)間，有助于顯示器提供柔和的畫面。本文在分析環(huán)境光傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，著眼于提高檢測靈敏度和抗干擾能力的同時(shí)，從而降低光傳感器的功耗。提出一種基于Windows Phone系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過編寫環(huán)境光傳感器驅(qū)動(dòng)采集外部光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)背光亮度，以此來降低LCD和鍵盤背光燈的功耗，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制屏幕亮度和延長智能終端電池使用時(shí)間。

1 環(huán)境光傳感器分類及特點(diǎn)

環(huán)境光傳感器（ALS）是一類特殊的光電傳感器，可以將光的強(qiáng)弱變?yōu)榇笮∽兓碾娦盘枴．?dāng)有光照時(shí)光電二極管有較大電流，無光照時(shí)光電二極管沒有電流或者僅有極微弱電流。光傳感器主要分為光敏電阻、光電二極管和光電晶體管幾種類型。光敏電阻中最常用的材料為多晶體或非晶體的硫化鎘半導(dǎo)體，對波長為500nm附近的黃綠光的響應(yīng)最為靈敏，和人眼的頻率響應(yīng)很相似。硫化鎘的能帶間隙較小、靈敏度高。實(shí)際產(chǎn)品中為調(diào)整對光的頻率響應(yīng)并改善某些性能，以硫化鎘和硒化鎘或碲化鎘混合的光敏電阻較為常見。光電二極管（Photo Diode）是由電阻率相當(dāng)高的n型本征硅晶片制造的平面結(jié)構(gòu)，本征硅的上表面做重度P型摻雜（通常是摻硼）形成PN結(jié)。為了使光能穿過而到達(dá)本征層，這一摻雜的P型層必須很薄，P型金屬電極層外面覆蓋透光氧化硅或氮化硅絕緣保護(hù)膜。光電晶體管需要更大的偏置電流，但與電流相伴的噪聲迫使傳感器的靈敏度轉(zhuǎn)向更高的勒克斯范圍。光電晶體管的檢測響應(yīng)時(shí)間與光電二極管相似，并可以利用偏置電流進(jìn)行調(diào)整。偏置電流也可以隨探測到的信號水平進(jìn)行變化。光電晶體管能夠粗略地確定環(huán)境光線水平，如室內(nèi)/室外、白天/夜間以及明亮光線/陰影等狀態(tài)，因此需要外部電路對輸出信號進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.1 光傳感器應(yīng)用分析

選擇光傳感器需要考慮因素包括光譜響應(yīng)/IR抑制、最大勒克斯數(shù)、光敏度以及功耗等。環(huán)境光傳感器應(yīng)該僅對400nm至700nm光譜的范圍有感應(yīng)；最大勒克斯數(shù)一般為1萬勒克斯左右；根據(jù)光傳感器的鏡片類別，光線通過鏡片后，光衰減可以在25%-50%之間。多數(shù)硅基ALS光譜響應(yīng)靈敏度峰值一般為接近人眼的光譜靈敏度峰值550nm。使用不同的芯片架構(gòu)和濾波器分層，不僅能變換峰值靈敏度，還能抑制紅外輻射。為適合不同光照條件，硅基光電探測系統(tǒng)要使用不同電阻，以便在不同分辨率之間不停地切換。要求傳感器在在非常亮的環(huán)境光條件下能提供優(yōu)化的調(diào)光能力。步進(jìn)調(diào)光ALS相對于傳統(tǒng)硅基光電傳感器的一個(gè)重大改進(jìn)是根據(jù)連續(xù)調(diào)光來提供合適的輸入[3]。一些傳感器提供非常小的封裝，但需要一個(gè)外部放大器或無源元件來獲取所需的輸出信號。選取具有更高集成度的光傳感器省去外部元件（ADC、放大器、電阻器、電容器等），線性電壓輸出、數(shù)字輸出能夠直接與處理器進(jìn)行接口，將能簡化系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，提高穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)框架及硬件實(shí)現(xiàn)

2.1 Windows Phone及其體系架構(gòu)

Windows Phone將采用與Windows 8相同的內(nèi)核，僅需很少改動(dòng)就能讓應(yīng)用在兩個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行，能給用戶提供無縫的跨平臺(tái)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)屏幕的一致。Windows Phone支持多核心芯片組，雙核甚至更多核處理器，硬件制造商可以為用戶提供更豐富更多配置的WP8設(shè)備。在Windows Phone體系結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合考量成本、性能、外觀等因素的前提下，追求終端系統(tǒng)可靠性。必須對硬件方案及各個(gè)模塊進(jìn)行深入了解，以便于編寫程序和充分發(fā)揮硬件的性能。方案涉及到的硬件主要包括CPU模塊、LCD模塊、GPIO模塊、ADC模塊、環(huán)境光傳感器模塊。他們的硬件結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

主控芯片采用分布式存儲(chǔ)器架構(gòu)的32位處理器AT91SAM9260，外設(shè)和外部接口之間的多重?cái)?shù)據(jù)同時(shí)傳送，而無需耗費(fèi)CPU的時(shí)鐘周期。外部總線接口（EBI）的時(shí)鐘頻率為133MHz，片外存儲(chǔ)器的高速數(shù)據(jù)傳送提升了微處理器性能[5]。智能終端中的應(yīng)用處理器AP（Application Process）負(fù)責(zé)控制環(huán)境光檢測及運(yùn)行應(yīng)用程序等這些非通信類的工作，GPIO（General Purpose Input Output）是嵌入式微控制器的通用輸入/輸出端口，當(dāng)微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當(dāng)系統(tǒng)需要采用遠(yuǎn)端串行通信或控制時(shí)，GPIO能夠提供額外的控制和監(jiān)視功能。GPIO具有低至1μA的功率損耗，集成IIC從機(jī)接口，即使在待機(jī)模式下也能夠全速工作；加上內(nèi)置多路高分辨率的PWM輸出，可預(yù)先確定、縮短外部事件與中斷之間的響應(yīng)時(shí)間，控制匹配電流輸出確保均勻的顯示亮度。構(gòu)成了傳感器和處理器之間穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道。系統(tǒng)可以通過PWM脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)背光亮度。背光調(diào)節(jié)是對其里面的LED（Light Emitting Diode）進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用數(shù)字或PWM的LED調(diào)光控制法以大于100Hz的開關(guān)工作頻率，以脈寬調(diào)制的方法改變LED驅(qū)動(dòng)電流的脈沖占空比來實(shí)現(xiàn)LED的調(diào)光控制，選用大于100HZ開關(guān)調(diào)光控制頻率主要是為了避免人眼感覺到調(diào)光閃爍現(xiàn)象，在LED的PWM調(diào)光控制下，LED的發(fā)光亮度正比于PWM的脈沖占空比，采用PWM的LED調(diào)光控制的調(diào)光比范圍可達(dá)3000：1。鍵盤背光燈為高亮發(fā)光二極管，可以通過電平高低控制暗滅狀態(tài)，也可以通過PWM調(diào)節(jié)亮度。

2.2 環(huán)境光傳感器MAX9635[6]

環(huán)境光傳感器MAX9635應(yīng)用組件包括光電二極管、電流放大器和無源低通濾波器。能夠?qū)⑺羞@些器件集成到一個(gè)小型封裝中對于便攜式終端設(shè)備非常重要。MAX9635環(huán)境光傳感器提供IIC數(shù)字輸出，具有22位超寬動(dòng)態(tài)范圍。器件集成兩個(gè)光電二極管和一個(gè)濾光器，可有效抑制紫外線和紅外線，可很好地復(fù)現(xiàn)人眼的光學(xué)反應(yīng)。先進(jìn)的算法能夠校準(zhǔn)不同光源之間的光譜偏差，此外器件具有高動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)點(diǎn)，確保在所有環(huán)境光條件下實(shí)現(xiàn)高精度流明測量。光電二極管將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電流，然后通過低功耗電路處理為數(shù)字比特流。該比特流經(jīng)數(shù)字處理并保存在輸出寄存器內(nèi)，可以通過IIC接口讀取。片上可編程中斷功能無需對器件進(jìn)行連續(xù)的輪詢數(shù)據(jù)查詢，可以有效節(jié)省功耗。MAX9635具有較強(qiáng)的IR抑制，并且內(nèi)部IR補(bǔ)償機(jī)制能夠把紅外光的影響降至最小[6]。自適應(yīng)增益電路可自動(dòng)選擇正確的流明范圍優(yōu)化測試。MAX9635芯片設(shè)計(jì)工作在1.7V至3.6V供電范圍，滿負(fù)荷工作時(shí)僅消耗0.65μA電流。通過分析發(fā)現(xiàn)具有一定的方向性，這在面板設(shè)計(jì)上需要加以考慮盡量安裝到人體不易遮擋的地方。

3 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1 軟件設(shè)計(jì)功能要求

Windows Phone設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一種可以使計(jì)算機(jī)和設(shè)備通信的特殊程序，操作系統(tǒng)只有通過這個(gè)接口程序控制硬件設(shè)備的工作，根據(jù)傳感器的特性曲線和工作方式，通過相關(guān)模塊控制傳感器工作來要完成環(huán)境光檢測驅(qū)動(dòng)。在Windows Phone操作系統(tǒng)下，控制面板由三個(gè)部分組成：Ctlpnl.exe、Control.exe和.CPL文件。Ctlpnl.exe和Control.exe是由操作系統(tǒng)來控制控制面板的文件視圖和體系結(jié)構(gòu)的。而“.CPL”文件則是用來實(shí)現(xiàn)控制面板功能的應(yīng)用程序。要?jiǎng)?chuàng)建自己的控制面板應(yīng)用程序，必須創(chuàng)建一個(gè)具有由Control.exe體系結(jié)構(gòu)建立的必要的回調(diào)函數(shù)的“.CPL”文件。分析CPL程序的工作機(jī)制，掌握如何與驅(qū)動(dòng)通信獲取控制信息，然后將控制信息傳遞給所需要控制的LCD驅(qū)動(dòng)，最終控制LCD的顯示亮度。實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)考慮一下設(shè)計(jì)指標(biāo)和功能。

①當(dāng)關(guān)機(jī)或黑屏后停止環(huán)境光檢測，關(guān)閉傳感器電源；

②當(dāng)環(huán)境光足夠時(shí)LCD屏根據(jù)環(huán)境光使用較高亮度；

③當(dāng)環(huán)境光不夠時(shí)點(diǎn)亮鍵盤燈，LCD屏根據(jù)環(huán)境光使用較低亮度；

④檢測完成后立即關(guān)閉sensor電源。

通過對軟件設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)詳細(xì)指標(biāo)的分析，軟件系統(tǒng)大體可分為：環(huán)境光檢測的驅(qū)動(dòng)程序、Windows Phone控制板應(yīng)用程序兩大部分。底層驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)對件的直接控制實(shí)現(xiàn)其詳細(xì)指標(biāo)，上層應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)界面的繪制和與用戶交互。

3.2 底層驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)

環(huán)境光傳感器主要與GPIO118和ADC2相連接。環(huán)境光檢測的驅(qū)動(dòng)程序把GPIO與環(huán)境光傳感器相連接的端口GPIO118配置為基本的GPIO模式作為環(huán)境光傳感器電源的控制開關(guān)，對環(huán)境光傳感器進(jìn)行上電控制。完成與環(huán)境光傳感器模擬輸出連接，讀取數(shù)模轉(zhuǎn)換通道數(shù)據(jù)。根據(jù)所得數(shù)據(jù)辨別出當(dāng)前環(huán)境光光照強(qiáng)度等級，完成對環(huán)境光傳感器工作狀態(tài)的控制和讀取光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

根據(jù)以上分析首先進(jìn)行GPIO配置。在boot_gpio.h文件中定義所有GPIO初始化值，通過程序修改對其初始化。系統(tǒng)啟動(dòng)device.exe程序加載并完成管腳配置，完成將管腳GPIO118配置為環(huán)境光傳感器的電源開關(guān)控制管腳。

4 結(jié)論

本文提出一種基于Windows Phone的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過編寫環(huán)境光傳感器驅(qū)動(dòng)采集外部光照強(qiáng)度，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)控制PWM輸出信號的頻率和占空比來調(diào)節(jié)背光亮度，以此來降低LCD和鍵盤背光燈的功耗，達(dá)到終端延長待機(jī)的目的。隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多傳感器融合的趨勢，譬如環(huán)境光和接近感應(yīng)整合傳感器，在文中方案基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)接近感應(yīng)功能從而進(jìn)一步完善智能終端的人性化設(shè)計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Margery Conner.環(huán)境光傳感器協(xié)助應(yīng)用變得更智能、更環(huán)保[J].電子設(shè)計(jì)技術(shù)，2009（11）：42-44.

[2]趙天池.傳感器和探測器的物理原理和應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2008：25-26.

[3]Andreas Vogler，Sonny Remigio.選擇合適的環(huán)境光傳感器來優(yōu)化OLED性能[J].今日電子，2007（3）：70-72.

[4]Andy Wigley. Microsoft Mobile移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)寶典[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

第9篇：光電傳感技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:壓力傳感器；自動(dòng)控制系統(tǒng)；管道檢測；稱重

正文：

隨著我國各省市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的不斷建立，我國壓力容器制造、檢測等行業(yè)得到巨大的發(fā)展空間。壓力容器的壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)作為壓力容器運(yùn)行維護(hù)的重要安全措施，其控制系統(tǒng)的開發(fā)與制造、使用與維護(hù)對于使用者有著重要意義。利用壓力傳感器構(gòu)造自動(dòng)控制系統(tǒng)是壓力容器系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷成熟，越來越多的領(lǐng)域都在積極應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)以降低人工成本、提高效率。

1.壓力傳感器及其自動(dòng)控制概述

國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。其主要是通過感受到被測量的信息，并將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。壓力傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，通過壓力傳感器測量信息后，傳送至自動(dòng)控制單片機(jī)或計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對預(yù)設(shè)信息進(jìn)行對比后，做出實(shí)時(shí)的反應(yīng)，以此完成自動(dòng)控制的全過程。

2.關(guān)于壓力傳感器構(gòu)造自動(dòng)控制的分析

2.1利用壓力傳感器構(gòu)造的管道壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)分析

根據(jù)管道壓力檢測設(shè)定數(shù)據(jù)選擇合適的壓力檢測傳感器，通過傳感器將信號轉(zhuǎn)換為4-20MA信號給DCS，然后由DCS對檢測到的信號與設(shè)定信號對比，輸出一個(gè)4-20MA的模擬信號來控制現(xiàn)場的壓力調(diào)節(jié)閥的閥位，從而達(dá)到通過傳感器來控制閥開度的自動(dòng)控制功能。利用這樣的原理及控制系統(tǒng)可以對鍋爐壓力、輸送管道壓力等進(jìn)行自動(dòng)控制，從而減少人工監(jiān)測的弊端。

2.2壓力傳感器在制藥行業(yè)自動(dòng)控制的應(yīng)用

在制藥行業(yè)中對于壓力傳感器構(gòu)造的自動(dòng)控制系統(tǒng)有很多，最為典型的是片劑自動(dòng)數(shù)粒裝瓶機(jī)。其是利用壓力傳感器對瓶中所裝內(nèi)容物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在裝到設(shè)定重量后，由傳感器將信號傳到PLC控制模塊，由模塊將信號轉(zhuǎn)到傳動(dòng)系統(tǒng)將瓶轉(zhuǎn)入擰蓋系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中還常常將紅外光感傳感器共同使用，增加數(shù)粒準(zhǔn)確性，保障產(chǎn)品質(zhì)量。類此的自動(dòng)控制系統(tǒng)在食品制造行業(yè)也有很多的應(yīng)用。

2.3利用壓力傳感器構(gòu)造飼料分裝自動(dòng)控制系統(tǒng)

在飼料行業(yè)中的分裝系統(tǒng)是飼料制造企業(yè)質(zhì)量控制的重要控制工序。利用物理壓力傳感器構(gòu)造的自動(dòng)分裝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了物料的快速、準(zhǔn)確稱量，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分裝及配料、進(jìn)料控制。其主要分為高速分裝系統(tǒng)及自動(dòng)稱量裝料系統(tǒng)構(gòu)成。

高速定量分裝系統(tǒng)由微機(jī)控制稱重壓力傳感器的稱重和比較，并輸出控制信號，執(zhí)行定值稱量，控制外部給料系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)行自動(dòng)稱量和快速分裝的任務(wù)。采用單片機(jī)和V/F電壓頻率變換器等電子器件，以及中央處理器，BCD拔碼盤作為定值設(shè)定輸入器，物料裝在料斗里，其重量使稱重壓力傳感器彈性體發(fā)生變形，輸出與重量成正比的電信號，傳感器輸出信號經(jīng)放大器放大后，輸入V/F轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的頻率信號直接送入微處理器中，其數(shù)字量由微機(jī)進(jìn)行處理。微機(jī)一方面把物重的瞬時(shí)數(shù)字量送入顯示電路，顯示出瞬時(shí)物重，另一方面則進(jìn)行稱重比較，開啟和關(guān)閉加料口、放料于箱中等一系列的稱重定值控制。

自動(dòng)稱重和裝料裝置的實(shí)現(xiàn)是通過裝料的箱子或袋子沿傳送帶運(yùn)動(dòng)，直到裝有料的電子稱下面，傳送帶停止運(yùn)動(dòng)，電磁線圈通電，電子稱料斗翻轉(zhuǎn)，使料全部倒入箱子或袋子中，當(dāng)料倒完，傳送帶馬達(dá)再次通電，將裝滿料的箱子或袋子移出，并保護(hù)傳送帶繼續(xù)運(yùn)行，直到下一次空袋或空箱切斷光電傳感器的光源，與此同時(shí)，電子稱料箱復(fù)位，控制電子壓力稱的電磁線圈a通電，漏斗給電子秤自動(dòng)加料，重量由微機(jī)控制，當(dāng)電子秤中的料與給定值相等時(shí)，電磁線圈a斷電，彈簧力使漏斗門關(guān)上。裝料系統(tǒng)開始下一個(gè)裝料的循環(huán)。當(dāng)漏斗中的料和傳送帶上的箱子足夠多時(shí)，這個(gè)過程可以持續(xù)不斷地進(jìn)行下去。必要時(shí)，操作人員可以隨時(shí)停止傳送帶，通過拔碼盤輸入不同的給定值，然后再啟動(dòng)，即可改變箱或袋中的重量。 該系統(tǒng)選用不同的傳感器，改變稱重范圍，則可以用到水泥、食糖、面粉加工等行業(yè)的自動(dòng)包裝中。

3.各類型壓力傳感器發(fā)展分析

隨著壓力傳感器在各行業(yè)自動(dòng)控制應(yīng)用的不斷加深，傳統(tǒng)壓力傳感器技術(shù)已經(jīng)不斷滿足現(xiàn)代科技的要求。為此，更多新型的壓力傳感技術(shù)正在不斷的研制與開發(fā)中。力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式、壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳、感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。新材料在壓力傳感器的應(yīng)用為傳感器自動(dòng)控制技術(shù)帶來更加廣闊的發(fā)展空間，抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性，與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 /3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0℃～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40℃～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也有越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。藍(lán)寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器等新材料傳感器的開發(fā)與應(yīng)用為壓力傳感器自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。

結(jié)論：

隨著壓力傳感器構(gòu)造的自動(dòng)控制系統(tǒng)在各行業(yè)應(yīng)用的不斷加深，自動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用企業(yè)也面臨著更高挑戰(zhàn)。這就要求自動(dòng)控制開發(fā)企業(yè)必須加大對相關(guān)人才培養(yǎng)與引進(jìn)，通過人才戰(zhàn)略提高自身的市場競爭力，提高對應(yīng)用壓力傳感器自動(dòng)控制系統(tǒng)客戶的售后服務(wù)，加強(qiáng)壓力傳感器的檢測以保障自動(dòng)控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)性，為壓力傳感技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)