光(guang)電(dian)傳感器是各種光(guang)電(dian)檢測系(xi)統中實現光(guang)電(dian)轉換的(de)關(guan)鍵元件(jian),它(ta)是把光(guang)信號(hao)(紅外(wai)、可見及紫(zi)外(wai)光(guang)輻(fu)射)轉變(bian)成(cheng)為(wei)電(dian)信號(hao)的(de)器件(jian)。它(ta)可用于檢測直(zhi)接(jie)引起光(guang)量(liang)(liang)變(bian)化(hua)的(de)非電(dian)量(liang)(liang),如(ru)光(guang)強、光(guang)照度、輻(fu)射測溫、氣體成(cheng)分分析等;也可用來檢測能轉換成(cheng)光(guang)量(liang)(liang)變(bian)化(hua)的(de)其(qi)他非電(dian)量(liang)(liang),如(ru)零(ling)件(jian)直(zhi)徑、表(biao)面(mian)粗糙度、應變(bian)、位移、振動、速度、加速度,以及物體的(de)形狀、工作(zuo)狀態的(de)識別等。
光電(dian)傳感(gan)器一般由三(san)部分組成,分為(wei):發(fa)射器,接收器和(he)檢測電(dian)路。
光電傳感器原理:
光(guang)(guang)(guang)電元件是(shi)(shi)光(guang)(guang)(guang)電傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)中重要的(de)(de)組成部分,它的(de)(de)核心工(gong)作原(yuan)理是(shi)(shi)不(bu)同(tong)類型的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)電效應。根據波粒二象性,光(guang)(guang)(guang)是(shi)(shi)由光(guang)(guang)(guang)速運動(dong)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)子所組成, 當物體受(shou)到(dao)光(guang)(guang)(guang)線照射時,其內部的(de)(de)電子吸收了光(guang)(guang)(guang)子的(de)(de)能量后(hou)改(gai)變狀態,自身的(de)(de)電性質(zhi)也會發生改(gai)變,這樣的(de)(de)現象稱為光(guang)(guang)(guang)電效應。光(guang)(guang)(guang)電傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)通常(chang)包(bao)括光(guang)(guang)(guang)源,光(guang)(guang)(guang)路和光(guang)(guang)(guang)電元件。通過將光(guang)(guang)(guang)強度的(de)(de)變化轉換成電信號的(de)(de)變化來控制光(guang)(guang)(guang)電傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。
光電傳感器分類:
光(guang)電(dian)(dian)元件(jian)有光(guang)敏(min)電(dian)(dian)阻、光(guang)電(dian)(dian)二極(ji)管(guan)、光(guang)電(dian)(dian)三極(ji)管(guan)、發光(guang)二極(ji)管(guan)、光(guang)電(dian)(dian)倍增管(guan)、 光(guang)電(dian)(dian)池、光(guang)電(dian)(dian)耦(ou)合器件(jian)等。由光(guang)通量(liang)對光(guang)電(dian)(dian)元件(jian)的(de)(de)(de)作用原理不同所制成的(de)(de)(de)光(guang)學(xue)測(ce)控系統是多種(zhong)多樣的(de)(de)(de),按光(guang)電(dian)(dian)元件(jian)輸出(chu)量(liang)性質,光(guang)電(dian)(dian)傳(chuan)感(gan)(gan)器可分(fen)二類,即模擬式(shi)(shi)光(guang)電(dian)(dian)傳(chuan)感(gan)(gan)器和脈沖式(shi)(shi)光(guang)電(dian)(dian)傳(chuan)感(gan)(gan)器;模擬式(shi)(shi)光(guang)電(dian)(dian)傳(chuan)感(gan)(gan)器按被測(ce)量(liang)方法又可分(fen)為透射(she)式(shi)(shi)、漫反射(she)式(shi)(shi)、遮光(guang)式(shi)(shi)三大(da)類。
光(guang)電傳(chuan)感器應用(yong)原(yuan)理:
1.光電(dian)傳感器在高壓(ya)大電(dian)流測(ce)試中的應用
近(jin)年(nian)來,采用(yong)光(guang)(guang)學設備(bei)進行(xing)高(gao)壓(ya)大電(dian)(dian)流(liu)測量在(zai)(zai)電(dian)(dian)力系統中(zhong)發展很(hen)快,許多(duo)新型的(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)式傳(chuan)感(gan)器系統已(yi)相繼投入(ru)現場(chang)運行(xing),為高(gao)壓(ya)大電(dian)(dian)流(liu)的(de)監測帶來許多(duo)便(bian)利條件。OCT響應速度(du)快,測量精度(du)高(gao)。OCT不同(tong)于CT(傳(chuan)統電(dian)(dian)流(liu)互感(gan)器) 的(de)基點在(zai)(zai)于信號(hao)功率小,OCT產品在(zai)(zai)被測電(dian)(dian)流(liu)從高(gao)電(dian)(dian)位轉換到低電(dian)(dian)位的(de)過程中(zhong)都(dou)是用(yong)光(guang)(guang)來調制的(de),其光(guang)(guang)學儀器部分只有微(wei)瓦級(ji)的(de)功率,而(er)CT的(de)次(ci)級(ji)線圈需(xu)要瓦級(ji)的(de)功率。
2.光電傳感器在轉速測量系統(tong)中的應用
在機(ji)(ji)械(xie)(xie)自動化高速(su)(su)(su)發展的(de)(de)今天,轉(zhuan)速(su)(su)(su)是(shi)動力機(ji)(ji)械(xie)(xie)性(xing)能測(ce)試中(zhong)的(de)(de)一個重要的(de)(de)特性(xing)參(can)量(liang),其(qi)大(da)小和變化關系著機(ji)(ji)械(xie)(xie)運(yun)轉(zhuan)是(shi)否正常。動力機(ji)(ji)械(xie)(xie)的(de)(de)許多特性(xing)參(can)數往往通過轉(zhuan)速(su)(su)(su)來(lai)確定,例如電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)輸(shu)出功率,而且動力機(ji)(ji)械(xie)(xie)的(de)(de)振(zhen)動、管(guan)道氣流(liu)脈動與各種工(gong)作零件的(de)(de)磨損狀態等也與轉(zhuan)速(su)(su)(su)密切相關。及時(shi)監測(ce)轉(zhuan)速(su)(su)(su)的(de)(de)變化可(ke)以及時(shi)排除機(ji)(ji)器運(yun)轉(zhuan)中(zhong)的(de)(de)許多故障,避(bi)免(mian)造成更大(da)損失。轉(zhuan)速(su)(su)(su)測(ce)量(liang)方(fang)法按(an)傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)安裝方(fang)式來(lai)分類(lei),分為(wei)接觸式和非接觸式兩類(lei)。非接觸式轉(zhuan)速(su)(su)(su)測(ce)量(liang)分盤式磁性(xing)測(ce)量(liang)、軸式磁性(xing)測(ce)量(liang)、遮斷式光電(dian)(dian)測(ce)量(liang)和反射式光電(dian)(dian)測(ce)量(liang)。其(qi)中(zhong)應用廣泛的(de)(de)是(shi)光電(dian)(dian)式測(ce)速(su)(su)(su)系統。
3.光電傳感器在繼電保護中的應用(yong)
隨著電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)工業的(de)(de)發(fa)(fa)展,電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)輸送容量(liang)和(he)(he)電(dian)(dian)(dian)壓等(deng)級不斷提高(gao),傳(chuan)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)互(hu)感(gan)器(qi)對電(dian)(dian)(dian)網(wang)進行(xing)測量(liang)和(he)(he)監控存在著許多缺點(dian)。目前,應用光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)互(hu)感(gan)器(qi)和(he)(he)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)通訊網(wang)構成的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)發(fa)(fa)變電(dian)(dian)(dian)站綜(zong)合自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)系(xi)統(tong)(tong)(tong),已成為電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)技術有(you)前景(jing)的(de)(de)發(fa)(fa)展方向之一(yi)。電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)互(hu)感(gan)器(qi)是電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中重要(yao)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)測量(liang)設備(bei)(bei),也是實(shi)現電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)的(de)(de)關鍵設備(bei)(bei)。新型有(you)源光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)能夠克服傳(chuan)統(tong)(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)互(hu)感(gan)器(qi)的(de)(de)尺寸大(da)、質(zhi)量(liang)大(da)、抗干(gan)擾(rao)差、信(xin)息(xi)傳(chuan)輸容量(liang)小等(deng)缺陷,使得電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)安(an)全(quan)運行(xing)和(he)(he)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)水(shui)平均無法達到要(yao)求等(deng)缺陷,同時能以數字信(xin)號(hao)輸出,取(qu)消(xiao)了(le)大(da)量(liang)的(de)(de)二(er)(er)次電(dian)(dian)(dian)纜,為電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)安(an)全(quan)運行(xing)、節約成本(ben)、高(gao)壓設備(bei)(bei)無油(you)化(hua)(hua)、優化(hua)(hua)二(er)(er)次設備(bei)(bei)提供(gong)了(le)堅(jian)實(shi)的(de)(de)基礎。
4.光電傳感(gan)器在煙塵濁(zhuo)度監測(ce)的應用
防(fang)止煙(yan)(yan)(yan)塵污染(ran)是(shi)環保的重要任務之(zhi)一,為了消除(chu)工業煙(yan)(yan)(yan)塵污染(ran),首(shou)先要知道(dao)煙(yan)(yan)(yan)塵排放(fang)量,因(yin)此必須對(dui)煙(yan)(yan)(yan)塵源進(jin)行監(jian)測(ce)(ce)(ce)、自動顯示和超標報警。煙(yan)(yan)(yan)道(dao)里的煙(yan)(yan)(yan)塵濁度是(shi)用通過光(guang)在煙(yan)(yan)(yan)道(dao)里傳輸(shu)過程中的變化大小來檢(jian)測(ce)(ce)(ce)的,如果煙(yan)(yan)(yan)道(dao)濁度增(zeng)加,光(guang)源發出(chu)(chu)的光(guang)被煙(yan)(yan)(yan)塵顆粒的吸收(shou)和折(zhe)射增(zeng)加,到達光(guang)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)器的光(guang)減(jian)少,因(yin)而光(guang)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)器輸(shu)出(chu)(chu)信號(hao)的強弱便可反映煙(yan)(yan)(yan)道(dao)濁度的變化。
應用案例1:光電位置偏(pian)移檢測
光(guang)電式位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)偏(pian)移檢(jian)測(ce)器主要是(shi)用(yong)于對帶(dai)(dai)型材料的(de)(de)檢(jian)測(ce),可以利用(yong)這(zhe)一技術對在具體(ti)加(jia)工過(guo)程中(zhong)的(de)(de)材料進行(xing)檢(jian)測(ce),檢(jian)測(ce)材料的(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)、大小、方向是(shi)否符合(he)標準;通(tong)(tong)過(guo)對這(zhe)些(xie)方面的(de)(de)檢(jian)測(ce),能提供具體(ti)的(de)(de)錯位(wei)(wei)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)的(de)(de)信號,有助(zhu)于控(kong)制電路。這(zhe)個技術人們通(tong)(tong)常(chang)用(yong)在對印染(ran)、膠片等(deng)方面的(de)(de)檢(jian)測(ce)。光(guang)電式帶(dai)(dai)材跑偏(pian)檢(jian)測(ce)器利用(yong)的(de)(de)基本原理如下列圖所示。當從光(guang)源點發出的(de)(de)光(guang)通(tong)(tong)過(guo)透鏡1時,光(guang)線由于聚光(guang)的(de)(de)原理會(hui)變成光(guang)束,然后(hou)投向透鏡2,之后(hou)會(hui)聚到光(guang)敏(min)電阻上。平(ping)行(xing)光(guang)束到達透鏡2之前,一些(xie)光(guang)線會(hui)因為(wei)受到被測(ce)帶(dai)(dai)材的(de)(de)影響,最終到達光(guang)敏(min)電阻的(de)(de)光(guang)通(tong)(tong)量會(hui)減少。
應用案(an)例2:光電高(gao)度檢(jian)測
一般而言,在(zai)物品(pin)的(de)(de)(de)包裝(zhuang)過程中(zhong)(zhong),會(hui)有(you)對充(chong)填(tian)(tian)高(gao)度(du)的(de)(de)(de)具體要求,以此來確保物品(pin)的(de)(de)(de)外觀達到規定(ding)標(biao)準,而對于(yu)那些不符(fu)合充(chong)填(tian)(tian)高(gao)度(du)的(de)(de)(de)產(chan)品(pin),將(jiang)會(hui)被禁止出廠。下圖(tu)所示的(de)(de)(de)是關(guan)于(yu)光電(dian)檢(jian)測這一技術在(zai)控制商(shang)品(pin)填(tian)(tian)充(chong)高(gao)度(du)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)用的(de)(de)(de)基本原(yuan)理。如(ru)果商(shang)品(pin)的(de)(de)(de)充(chong)填(tian)(tian)高(gao)度(du)超過了(le)規定(ding)的(de)(de)(de)標(biao)準值,光電(dian)的(de)(de)(de)接頭就會(hui)出現沒有(you)電(dian)信號的(de)(de)(de)現象,然(ran)后就會(hui)讓其他(ta)機構對物品(pin)進行(xing)處理。
應用案(an)例(li)3:光電色(se)質(zhi)檢測
下圖所(suo)(suo)展(zhan)示的(de)(de)是在包裝物料時候(hou)(hou)所(suo)(suo)采取(qu)的(de)(de)光(guang)電(dian)(dian)色(se)質(zhi)檢測的(de)(de)基本原(yuan)理。假定所(suo)(suo)規定標(biao)準的(de)(de)包裝物品的(de)(de)底(di)色(se)是白色(se)但由(you)于質(zhi)量(liang)沒有達到(dao)標(biao)準等原(yuan)因(yin),有的(de)(de)商(shang)品出現(xian)泛(fan)黃的(de)(de)現(xian)象,在對產品進行光(guang)電(dian)(dian)色(se)質(zhi)檢測的(de)(de)時候(hou)(hou),商(shang)品泛(fan)黃部分就會出現(xian)電(dian)(dian)壓差(cha);通(tong)過輸出的(de)(de)電(dian)(dian)壓量(liang)的(de)(de)差(cha)值,接通(tong)電(dian)(dian)磁閥(fa),最后(hou)通(tong)過壓縮空氣將(jiang)已經泛(fan)黃了的(de)(de)商(shang)品排出。
應用(yong)案例4:工業生產(chan)過程檢測
除上(shang)述光(guang)電傳感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)實際(ji)應(ying)用之外,光(guang)電傳感(gan)(gan)器(qi)還可(ke)用于進(jin)行(xing)(xing)(xing)對(dui)流水線(xian)上(shang)的(de)(de)產品進(jin)行(xing)(xing)(xing)產量的(de)(de)統計、檢(jian)(jian)測(ce)(ce)對(dui)裝的(de)(de)配(pei)件是否(fou)(fou)有配(pei)置(zhi)好、檢(jian)(jian)測(ce)(ce)其配(pei)件的(de)(de)質量是否(fou)(fou)有達到規定的(de)(de)標(biao)準,例(li)如,可(ke)以對(dui)瓶蓋(gai)是否(fou)(fou)壓緊進(jin)行(xing)(xing)(xing)具體檢(jian)(jian)測(ce)(ce)、對(dui)商標(biao)是否(fou)(fou)存在漏貼的(de)(de)情況進(jin)行(xing)(xing)(xing)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(見圖4),能(neng)對(dui)送料機構中(zhong)是否(fou)(fou)出現(xian)斷料情況進(jin)行(xing)(xing)(xing)具體檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(見下圖)等。
(來源:網絡,版權歸原作者,若有侵權請聯系刪除)