淺談光電傳感器精確測量的關鍵技術

馬譽 湖北工程學院新技術學院

淺談光電傳感器精確測量的關鍵技術

馬譽 湖北工程學院新技術學院

高精度光電傳感器憑借著精密的檢測硬件與高效的算法，在故障處理、設備檢查、管道探傷等方面都有著較為客觀的發展，這其中綜合運用了高精度加工技術和自動控制技術。本文通過對光電傳感器的工作原理和精度進行分析，提出了提高光電傳感器測量精度的一些方案，為光電傳感器的發展與創新指明了方向。

光電傳感器 精確測量 精度提升

1 光電傳感器的工作原理

光電傳感器包括各種各樣的外殼，有著獨特的微型設計，從8mm到30mm的管狀樣式，以及小、中和大塊樣式。這些器件提供比其他感測模式（例如電感或電容傳感器）更長距離的部件的非接觸檢測，同時提供多種安裝選項和靈活性。光電傳感器提供目標的非接觸式精確檢測。它們發射紅外光、紅光或激光，目標打斷光束或將光束反射回傳感器以激活傳感器輸出。光電傳感模式分為三種主要類型，即通過光束、回歸反射和漫反射。光電傳感器可以檢查物體存在、顏色、距離、尺寸、形狀和更多的目標屬性。漫射感測模式，有時被稱為能量接近檢測，使用目標的反射率來檢測。與其他光電感測模式不同，物體將光反射回傳感器的接收器，而不是中斷光束以致動輸出。回射感測模式，被稱為回射或反射，需要使用反射器或反射帶以將發射的光反射回接收器。類似于穿透光束感測模式，目標必須斷開光束以致動輸出。光電傳感器使用光束來檢測物體是否存在，當需要較長的感應距離或想要感應的物品是非金屬時，此技術是電感式接近傳感器的理想替代方案。光電傳感器可以滿足許多行業的應用，如材料處理，包裝，食品加工和運輸。對于需要非標準連接器或電纜的專用應用，可以自定義傳感器連接。

2 光電傳感器的精度分析

光電傳感器精度的概念是指測量的可重復性的程度，換句話說，如果完全相同的值被測量多次，則理想的傳感器將每次輸出完全相同的值。但是真實的傳感器輸出相對于實際正確值以某種方式分布的一定范圍的值。傳感器的精度對于實驗來說具有至關重要的作用，需要加以重視。例如，假設對傳感器施加恰好為150mm Hg的壓力，即使施加的壓力從不改變，來自傳感器的輸出值也將顯著變化，當真實值和傳感器的平均值不在彼此的一定距離內時，在精度問題中出現一些微妙的問題，傳感器的精度是實際值(必須由主要或良好的二次標準測量)和傳感器輸出端的指示值之間存在的最大差值。光電傳感器通常是“到達”光電傳感器，因為無論目標物體的顏色、紋理、表面光潔度或材料如何，都將被可靠地檢測到。穿透光束感測模式，有時被稱為穿透光束、透射光束，相對模式或光束斷裂，是最古老的光電感測模式。光發射器和接收器在不同的殼體中。同樣，精度可以表示為滿量程的百分比或絕對值。提高精度實際就是在減小某些特定條件下實際輸出值和指定輸出值之間的差，如果特性曲線具有與理想相同的靈敏度斜率但不是零與Y軸相交，理想曲線將僅在一個溫度(通常為25℃)下存在，而實際曲線將在最小溫度和最大溫度極限取決于樣品和電極的溫度。

3 提高光電傳感器精度的方案

背景抑制。光電傳感器設計用于需要傳感器看到非常接近反射背景的目標的應用。當目標和背景具有相似的反射率，例如，從目標返回到傳感器的光大致等于從背景反射的光時或者當針對較亮的反光背景時，能夠更加精確地識別。

ClearSight攝像頭。清晰的攝像頭傳感器可以解決光電傳感器的三個最大的挑戰：對比度、形狀變化和潮濕的環境。傳感器提供可靠的檢測透明材料，如玻璃、塑料瓶或薄膜。

顏色傳感器。從設計用于工業用途的真正RGB顏色識別傳感器到檢測套準標記的傳感器以及各種背景顏色，使色彩/對比度傳感器滿足應用需求。

光電傳感器的信號傳輸。從傳感器發出的光穿過電纜中的透明光纖并在光纖的末端出現。發射或反射的光束通過不同的光纖被帶回接收器，光纖電纜是感測小物體的理想選擇，安裝在光電傳感器無法接近的位置。傳感器適用于需要檢測非常小的物體，在難以到達的區域進行使用。傳感器包括一個光放大單元和一個光纖電纜，可以安裝在檢測區域，允許遠程靈敏度調整。

光叉式安裝。交叉安裝是一種易于應用且具有成本效益的方法，適用于各種行業的小型零件檢測和計數。它們消除了與其他傳輸光束感測解決方案相關的對準和調整問題，從塑料和金屬模型中選擇。

光陣列傳感器將多個發射器或接收器元件組合成單個外殼，以創建感測場，而不是單個感測光束。因此，這些傳感器可以在更廣泛的區域上檢測目標。這使得陣列對于檢測奇怪形狀的部件，具有間隙或間隔的產品或不一致地定位的目標是理想的，以使用多個傳感器，且具有較少的成本。

4 總結與展望

光電傳感器的改進是一條光明而曲折的路，在這條路上會出現很多難題與挑戰，這個任務長期而又艱巨，需要結合實際生產經驗，不斷地進行總結歸納。為實現自身的長遠發展而進行大膽革新，利用創新思維進行光電傳感器研發，從而大踏步地走向儀器的精確化發展。

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