光電傳感器的精確性?xún)?yōu)化策略

徐勝劼 湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

光電傳感器的精確性?xún)?yōu)化策略

徐勝劼 湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

光電傳感器在過(guò)程控制工業(yè)生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用，本文通過(guò)對(duì)于光電傳感器的發(fā)展及優(yōu)化策略分析，為其在工業(yè)生產(chǎn)中的高效應(yīng)用提出了一些方法。

光電傳感器 工業(yè)生產(chǎn) 優(yōu)化策略

1 光電傳感器的發(fā)展

窗體頂端

獨(dú)立的光電傳感器包含光學(xué)元件以及電子元件，它只需要一個(gè)電源。傳感器執(zhí)行其本身的調(diào)制，解調(diào)，放大和輸出切換功能。一些獨(dú)立的傳感器提供諸如內(nèi)置控制計(jì)時(shí)器或計(jì)數(shù)器的功能，由于技術(shù)進(jìn)步，光電傳感器變得越來(lái)越小，用于遙感的遠(yuǎn)程光電傳感器僅包含傳感器的光學(xué)部件測(cè)量范圍很寬，缺點(diǎn)是光電傳感器的穩(wěn)定性和精度較B型或S型差。傳感器接頭被配置為具有旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)并且以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到殼體，從而使得能夠選擇傳感器接頭的合適的角定向，電纜沿著該合適的角定向用于整齊的布線(xiàn)布置。用于電源輸入，放大和輸出開(kāi)關(guān)的電路位于其他地方，通常位于控制面板中，使得這類(lèi)傳感器本身非常小。此外，傳感器的控制更容易進(jìn)行，因?yàn)榭刂乒δ芸赡芨鼜?qiáng)大。光學(xué)器件包括透鏡及其保持器和檢測(cè)電路組件，并且包括集成電路和連接到其上的端子。集成電路包括具有各種功能的不同電路，例如用于檢測(cè)目標(biāo)檢測(cè)對(duì)象的存在或不存在的檢測(cè)電路。

窗體底端

2 光電傳感器的結(jié)構(gòu)

光電傳感器的連接器組件，包括：容納光電傳感器的殼體、設(shè)置在殼體上的成角度的傳感器接頭、將光電傳感器連接到外部電路的電纜以及電纜連接器，其設(shè)置在所述電纜的一端并可拆卸地連接到傳感器接頭。光傳感器的一個(gè)特征是其測(cè)量來(lái)自一個(gè)或多個(gè)光束的變化的能力，光電傳感器可以在單點(diǎn)法或通過(guò)點(diǎn)的分布工作，使用單點(diǎn)方法，需要單獨(dú)的相變來(lái)激活傳感器，在分布概念方面，傳感器沿著長(zhǎng)串傳感器或單光纖陣列是反應(yīng)性的。具有增量刻度的線(xiàn)性測(cè)量?jī)x器包括彼此偏移的兩個(gè)光電傳感器，使得它們異相。來(lái)自檢測(cè)器的模擬信號(hào)（其或多或少是正弦的）具有對(duì)應(yīng)于刻度的波長(zhǎng)。在放大之后，信號(hào)被處理并轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式并且是方向敏感的，使得它們可以驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器和顯示單元。為了調(diào)整模擬信號(hào)的相移，提供放大器-混頻器級(jí)。一個(gè)輸入連接到相關(guān)聯(lián)的傳感器，另一個(gè)輸入從另一個(gè)單獨(dú)的信號(hào)導(dǎo)出。該信號(hào)由模擬控制電壓提供，該模擬控制電壓由包括放大器和電阻器的控制元件調(diào)節(jié)。可以構(gòu)造具有不同功能的不同類(lèi)型的光電傳感器的模塊與光學(xué)組件和檢測(cè)電路組件一體形成。包括輸入和輸出端子，用于根據(jù)通過(guò)使用該模塊形成的光電傳感器的期望功能將信號(hào)傳遞到這些電路中的選定電路和從這些電路傳遞信號(hào)。

3 光電傳感器的優(yōu)化策略

PID控制。PID控制器連續(xù)計(jì)算誤差值作為期望設(shè)定點(diǎn)和測(cè)量的過(guò)程變量之間的差，并分別應(yīng)用基于比例、積分和微分項(xiàng)的校正（有時(shí)表示為P、I和D），它們給控制器類(lèi)型命名。在幾乎所有模擬控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，最初在機(jī)械控制器中，然后使用分立電子器件和工業(yè)過(guò)程計(jì)算機(jī)中。由于PID控制器僅依賴(lài)于測(cè)量的過(guò)程變量，而不依賴(lài)于基礎(chǔ)過(guò)程的知識(shí)，因此它是廣泛適用的。控制器可以根據(jù)其進(jìn)行響應(yīng)系統(tǒng)超過(guò)設(shè)定點(diǎn)的程度以及任何系統(tǒng)振蕩的程度。PID算法的使用不能保證系統(tǒng)的最佳控制或甚至其穩(wěn)定性。PI控制器是相當(dāng)普遍的，因?yàn)閷?dǎo)數(shù)作用對(duì)測(cè)量噪聲敏感，而不存在積分項(xiàng)可以防止系統(tǒng)達(dá)到其目標(biāo)值。對(duì)于離散時(shí)間系統(tǒng)，常常使用術(shù)語(yǔ)PSD（比例和求差）。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種計(jì)算方法，其基于神經(jīng)單元的大集合，解決由軸突連接的生物神經(jīng)元的大群集的問(wèn)題。每個(gè)神經(jīng)單元與許多其他神經(jīng)單元連接，并且可以對(duì)所連接的神經(jīng)單元的激活狀態(tài)影響中實(shí)施抑制。每個(gè)單獨(dú)的神經(jīng)單元可以具有將所有其輸入的值組合在一起的求和功能。在每個(gè)連接和單元本身上可以存在閾值函數(shù)或限制函數(shù)，使得信號(hào)在傳播到其他神經(jīng)元之前必須超過(guò)極限。這些系統(tǒng)是自學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的，而不是明確編程的，并且在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)程序中難以表達(dá)解決方案的特征檢測(cè)領(lǐng)域中效果很好。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已被用于解決使用普通的基于規(guī)則的編程難以解決的各種各樣的任務(wù)，如智能化學(xué)習(xí)。歷史上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的使用向高級(jí)人工智能的方向移動(dòng)，其特征在于包含在具有一些動(dòng)力系統(tǒng)的認(rèn)知模型的參數(shù)中的知識(shí)。

模糊控制。輸入級(jí)將傳感器或其他輸入映射到適當(dāng)?shù)碾`屬函數(shù)和真值，處理階段調(diào)用每個(gè)適當(dāng)?shù)囊?guī)則并為每個(gè)規(guī)則生成結(jié)果，然后組合規(guī)則的結(jié)果。最后，輸出級(jí)將組合的結(jié)果轉(zhuǎn)換回特定的控制輸出值。最常見(jiàn)的隸屬函數(shù)形狀是三角形，盡管也使用梯形和正態(tài)分布曲線(xiàn)，但是形狀通常不如曲線(xiàn)的數(shù)量和它們的位置重要。三到七條曲線(xiàn)通常適合于覆蓋輸入值的所需范圍，典型的模糊控制系統(tǒng)通常有幾十個(gè)規(guī)則。

4 總結(jié)與展望

當(dāng)空間受到限制或者環(huán)境對(duì)于光電傳感器來(lái)說(shuō)不容易運(yùn)行時(shí)，可以使用光纖，光纖是無(wú)源機(jī)械感測(cè)部件，它們可以與遠(yuǎn)程或自帶傳感器一起使用，沒(méi)有電路和沒(méi)有移動(dòng)部件，并且可以安全地將光進(jìn)入和離開(kāi)惡劣環(huán)境。這對(duì)于在復(fù)雜條件下光電傳感器的精確度提升有著重要的作用。

[1]王立剛,李晶晶,建天成.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的光電信息檢測(cè)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程.2011(05):15-18

[2]韓麗英,張?jiān)歧?郭丹偉.光電信息技術(shù)在條行碼識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2010(11):26-28

[3]王建華.光電信息技術(shù)與信息化戰(zhàn)爭(zhēng)[J].應(yīng)用光學(xué).2008(01):12-15

[4]蔣麗歌.光電信息測(cè)量瞬時(shí)速度的研究[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào).2008(03):7-12