光電傳感器檢測技術研究

宋忠華 長春理工大學 吉林長春 130022

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光電傳感器檢測技術研究

宋忠華 長春理工大學 吉林長春 130022

【文章摘要】

在本文中筆者首先介紹了光電傳感檢測技術，然后分析了光電傳感器的研究情況，以期進一步提升光電傳感器檢測技術的研究水平。

【關鍵詞】

傳感器；檢測技術；光電

進入新世紀后，國內科學技術在不斷發展，水平也不斷提升，光電傳感器檢測技術有很大發展，筆者在本文中對該技術研究進行深入的分析和闡述。

1　光電檢測技術

我們又稱光電傳感器為影像傳感器或者圖像傳感器，是借助調制光進行檢測物體，其主要作用是變光信號為模擬信號。光電傳感器主要組成為：發射器、接收器，在接受器的幫助下對光強變化進行檢測，最終實現檢測功能。當前，市面上的傳感器種類繁多，存在多種樣式，主要目的為轉換機械動作，對生產線進行控制，計算零件或者檢驗產品，保護操作人員等。光電傳感器控制生產線并直接參與商品的制造。在檢測的過程中，光電傳感器并非直接接觸探測物，在自動化領域中廣泛使用。在探測的過程中使用光電傳感器能夠提升檢測的質量和水平，提升檢測的精度。

進入新世紀后，國內科學技術獲得快速的發展，工業生產自動化程度日益提升，未來檢測行業的發展方向為精度高、效率高。該技術的出現讓勞動力進一步解放，不僅提高生產能力和產品的質量，更進一步降低了成本。從上世紀貝爾實驗室自主研制成功第一臺電荷耦合器件（Charge CoupledDevice，簡稱CCD）后，CCD隨著計算機技術的發展迅速提升，在國防、民用等上獲得極大的運用，特別是CCD具有的一系列優點，深受青睞。未來探測技術的發展方向為光電傳感器技術。

光電檢測系統指的是光學量由測光學量或由非光學待測物理量轉換而來，以電路處理和光電轉換的方式進行檢測的系統。作為非接觸檢測的一種，其具有無損、大距離、高精度等特性，被迅速推廣，特別是自動化行業中，在線監測、安全保護等方面深受重用。尤其是最近幾年，不斷出現新型光電探測器，在電子技術以及微的電腦技術的促使下，光電檢測系統的內容被極大的豐富，使用范圍越來越廣，當前幾乎所有的工業行業都在使用，是當前檢測技術的主流。

2　光電傳感器研究現狀

2.1CCD及其發展趨勢

自上世紀六十年代貝爾實驗室運用當時發展前景看好的硅技術研發出第一臺CCD后，在成熟的集成電路工藝的促使下，CCD技術被迅速推廣。作為一種用電荷量便是光良的技術，其傳輸電荷量方式誒耦合方式，具有一系列優點。其基本功能為：貯存、轉移電荷，這也就決定了CCD的基本原理是生產、貯存、傳輸以及檢測信號電荷。就其結構而言，CCDA分為兩種，線陣和面陣，前者主要是在生產線上的高靈敏傳感器，后者就是用于圖像的攝取。

由于制造大面積、高分辨率的CCD相對困難，和線陣CCD掃描圖比較畸形且修復困難相比，用光學鏡頭制造的面陣圖像更為復雜，所以在高精度圖像傳感器上，大都傾向于使用線陣CCD，很少使用面陣CCD。以電荷作為信號是CCD的突出特點，其并不以電壓或者電流作為基本參數，而是以電荷作為基本參數，這就能夠把新的概念和技術引入器件的外圍電路以及信號處理上。由于貯存以及轉移電荷是該技術的基本功能，所以，其工作的基本原理為產生、貯存并傳輸信號電荷。在周期脈沖的幫助下，CCD通過貯存和傳輸來對各種功能加以實現。因為CCD還具有光電轉換、貯存信息的功能，所以在傳感圖像、處理信號以及信息貯存等領域獲得最大化運用。特別在圖像傳感領域等上發展的速度尤其引人矚目，從提出CCD概念到其商品化進行歷時四年。進入新世紀后，在CCD圖像傳感技術上的研究有很多突破，其在集成度、分辨率等上又有了很大的突破。

線陣CCD器件經過一定時間光敏曝光的作用下，電荷信號向寄存器中轉移，然后移位寄存器使用一定的方式把其一個一個的輸出，進而得到我們需要的光電信息。線陣CCD具有高敏度、寬光譜、大動態、易操作、方便維護、價格便宜等優勢，迅速應用于工業生產線中，在非接觸尺寸檢測、控制等精確等技術領域。

2.2光電位置傳感器

光電位置傳感器（Position SensitiveDetectors，簡稱PSD）作為一種新型的半導體位置探測器，是綜合光、電、機、算等為一體的產品，其電信號來源于光電強度及敏感面的光電位置、當PSD敏感面上有光束照射時，在不同電極上會有不同電壓的出現，也就意味著電流會流過電級，同時電流和電壓會隨著光點位置的變化而出現有規則性的變化，這種現象又稱為半導體橫向光電效應。正是基于上述效應，PSD能夠對光電照射在傳感器上的位置進行連續性的測量，分辨率較高。光譜具有340-1100nm的響應范圍。測量的過程中，和光電的大小無直接關系，處理電路也更為方便。PSD在速度、距離、角度、壓力等物理量測上有廣泛的運用，同時也可以組合其他傳感器一同使用。

PSD的陣列器件有一維和二維之分。一維陣列器的工藝相對簡單，其優點為線性度好、噪聲低。如果把二維陣列器在X/Y兩個方向上做好線性位置，其設計方法和工藝就比較復雜。和普通傳感器相比，光電傳感器的主要優點為：其一，具有良好的絕緣性，比較安全，無爆炸危險；其二，不存在磁飽和問題；其三，電磁不會干擾其輸入和輸出信號；其四，小體積，高傳輸效率。

3　結束語

進入新世紀后，國內科學技術獲得快速發展，光電傳感檢測技術的研究也日益深入，由于其在各行各業中的良好表現，深受各國研究人員的重視，今后，光電傳感器檢測技術在國防工業等上的運用在不斷提升，因此我們要強化其研究，以不斷提升我國的綜合實力。

【參考文獻】

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