浅谈光电传感器精确测量的关键技术

马誉 湖北工程学院新技术学院

浅谈光电传感器精确测量的关键技术

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高精度光电传感器凭借着精密的检测硬件与高效的算法，在故障处理、设备检查、管道探伤等方面都有着较为客观的发展，这其中综合运用了高精度加工技术和自动控制技术。本文通过对光电传感器的工作原理和精度进行分析，提出了提高光电传感器测量精度的一些方案，为光电传感器的发展与创新指明了方向。

光电传感器 精确测量 精度提升

1 光电传感器的工作原理

光电传感器包括各种各样的外壳，有着独特的微型设计，从8mm到30mm的管状样式，以及小、中和大块样式。这些器件提供比其他感测模式（例如电感或电容传感器）更长距离的部件的非接触检测，同时提供多种安装选项和灵活性。光电传感器提供目标的非接触式精确检测。它们发射红外光、红光或激光，目标打断光束或将光束反射回传感器以激活传感器输出。光电传感模式分为三种主要类型，即通过光束、回归反射和漫反射。光电传感器可以检查物体存在、颜色、距离、尺寸、形状和更多的目标属性。漫射感测模式，有时被称为能量接近检测，使用目标的反射率来检测。与其他光电感测模式不同，物体将光反射回传感器的接收器，而不是中断光束以致动输出。回射感测模式，被称为回射或反射，需要使用反射器或反射带以将发射的光反射回接收器。类似于穿透光束感测模式，目标必须断开光束以致动输出。光电传感器使用光束来检测物体是否存在，当需要较长的感应距离或想要感应的物品是非金属时，此技术是电感式接近传感器的理想替代方案。光电传感器可以满足许多行业的应用，如材料处理，包装，食品加工和运输。对于需要非标准连接器或电缆的专用应用，可以自定义传感器连接。

2 光电传感器的精度分析

光电传感器精度的概念是指测量的可重复性的程度，换句话说，如果完全相同的值被测量多次，则理想的传感器将每次输出完全相同的值。但是真实的传感器输出相对于实际正确值以某种方式分布的一定范围的值。传感器的精度对于实验来说具有至关重要的作用，需要加以重视。例如，假设对传感器施加恰好为150mm Hg的压力，即使施加的压力从不改变，来自传感器的输出值也将显着变化，当真实值和传感器的平均值不在彼此的一定距离内时，在精度问题中出现一些微妙的问题，传感器的精度是实际值(必须由主要或良好的二次标准测量)和传感器输出端的指示值之间存在的最大差值。光电传感器通常是“到达”光电传感器，因为无论目标物体的颜色、纹理、表面光洁度或材料如何，都将被可靠地检测到。穿透光束感测模式，有时被称为穿透光束、透射光束，相对模式或光束断裂，是最古老的光电感测模式。光发射器和接收器在不同的壳体中。同样，精度可以表示为满量程的百分比或绝对值。提高精度实际就是在减小某些特定条件下实际输出值和指定输出值之间的差，如果特性曲线具有与理想相同的灵敏度斜率但不是零与Y轴相交，理想曲线将仅在一个温度(通常为25℃)下存在，而实际曲线将在最小温度和最大温度极限取决于样品和电极的温度。

3 提高光电传感器精度的方案

背景抑制。光电传感器设计用于需要传感器看到非常接近反射背景的目标的应用。当目标和背景具有相似的反射率，例如，从目标返回到传感器的光大致等于从背景反射的光时或者当针对较亮的反光背景时，能够更加精确地识别。

ClearSight摄像头。清晰的摄像头传感器可以解决光电传感器的三个最大的挑战：对比度、形状变化和潮湿的环境。传感器提供可靠的检测透明材料，如玻璃、塑料瓶或薄膜。

颜色传感器。从设计用于工业用途的真正RGB颜色识别传感器到检测套准标记的传感器以及各种背景颜色，使色彩/对比度传感器满足应用需求。

光电传感器的信号传输。从传感器发出的光穿过电缆中的透明光纤并在光纤的末端出现。发射或反射的光束通过不同的光纤被带回接收器，光纤电缆是感测小物体的理想选择，安装在光电传感器无法接近的位置。传感器适用于需要检测非常小的物体，在难以到达的区域进行使用。传感器包括一个光放大单元和一个光纤电缆，可以安装在检测区域，允许远程灵敏度调整。

光叉式安装。交叉安装是一种易于应用且具有成本效益的方法，适用于各种行业的小型零件检测和计数。它们消除了与其他传输光束感测解决方案相关的对准和调整问题，从塑料和金属模型中选择。

光阵列传感器将多个发射器或接收器元件组合成单个外壳，以创建感测场，而不是单个感测光束。因此，这些传感器可以在更广泛的区域上检测目标。这使得阵列对于检测奇怪形状的部件，具有间隙或间隔的产品或不一致地定位的目标是理想的，以使用多个传感器，且具有较少的成本。

4 总结与展望

光电传感器的改进是一条光明而曲折的路，在这条路上会出现很多难题与挑战，这个任务长期而又艰巨，需要结合实际生产经验，不断地进行总结归纳。为实现自身的长远发展而进行大胆革新，利用创新思维进行光电传感器研发，从而大踏步地走向仪器的精确化发展。

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