用户中心

资讯 > 技术之源

光电传感器的特点及技术进展

作者:徐开先2012.05.10阅读 2346

  光电传感器是基于光电效应的传感器,通常由光源、光路、光电元件构成。所谓光电效应,是指当光照射到某种物质时,该物质的导电特性发生变化的一种物理现象。
  根据光电效应原理,光电传感器可分为:
  ● 外光电效应:光电管、光电倍增管等。
  ● 内光电

  按光电传感器信号形式可分为:
  ● 模拟式光电传感器:位移式光电传感器;
  ● 数字式光电传感器:转速传感器、光栅式传感器等。
  通常,光电传感器还包括光纤传感器、固体图像传感器。
  光电传感器的应用可归纳为四种基本形式:直射式(辐射式)、吸收式、遮光式、反射式。
  如图1, WORLD-BEAM Q20系列光电传感器产品具有优良的光学性能,采用业界通用的标准传感器外壳,可用于材料处理、制造自动化、错误检测、长距离物体检测或故障检测。

  光电传感器的特点
  可实现非接触测量 光电测量时不与被测对象直接接触,不会对被测物体和传感器造成损伤,理论上能长期使用。
  对被测物体限制少 由于光电传感器检测物体时,以检测物体引起的遮光、反射、直射为检测原理,所以可对金属、玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测。
  响应时间短 光本身具有高速的特性,且传感器电路都有电子器件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间极短。
  分辨率高 能通过设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
  可实现颜色判别 利用被测物体形成的光的反射率和吸收率,根据被投光的光线波长和被测物体的颜色组合的差异性,可对被测物体的颜色进行检测。
  便于调整 在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对被测物体的位置进行调整。
  光电传感器存在的问题是:价格较高CONTROL ENGINEERING China版权所有,对测量环境的要求也较高。
  光电传感器的技术进展
  ● 产品性能向智能化和多功能方向发展
  光电传感器在性能上具有自检测、在线操作的功能,在应用中还能实现自动补偿、自动校正、数据存储、判决决策等功能,对外界环境变化有自适应功能。光电传感器产品的智能化,不仅体现在产品的功能上,还体现在用户的操作使用上,客户只要通过相应的产品手册,就可方便地使用产品,通过调试辅助软件,将需要的参数输入系统,就可完成相应的设置,非常方便。“一键设置”就是这种趋势的典型体现,如施克传感器公司的光电开关,灵敏度调节、背景遮蔽的自学习,都可通过一键来设置、存储和操作控制工程网版权所有,很快就可以自动完成,这样的功能不仅提高了工作效率,在客户对光电传感器解决方案的接受和适应上也很有意义。
  ● 产品结构向小型化和微型化方向发展
  传统的光电传感器往往体积较大,功能不完善,其性能指标精确性、可靠性、灵敏度等很难满足现场复杂环境的需求,随着新材料的应用,传感器操作系统友好界面的提出,要求传感器配有标准的输出模式,节省材料,降低成本,光电传感器外型结构向小型化、微型化发展是必然趋势。
  光电传感器为了向小型化、微型化方向发展,传感器内部芯体的集成化趋势也很明显,使传感器占有空间减小,使得产品的整体设计灵活,有利于整体性能提高。
  ● 产品应用向适用性、耐用性方向发展
  光电传感器应用场合千差万别,应用环境严苛不一, 有时需耐高( 低) 温、耐高湿热, 有冲击、振动、腐蚀等情况;有时为普通环境;有时要求产品有高的性能指标,高可靠性、高精度、快速反应;但有时要求产品廉价,并不追求高指标;有时要求维护、安装方便、体积小巧;有时要求坚固耐用等。光电传感器的制造厂商应根据现场应用环境,推出适用性强、耐用性好的产品,采用差别化设计和个性化制造,关键是要有好的性/ 价比, 而不是一味地追求高指标。采用新材料、新设计、新测量技术,是光电传感器制造厂商满足现场适用性、耐用性的根本出路。
  如美国邦纳公司最近开发出一款VSM系列微型光电传感器,可应用于需高柔性、高震动场合,也可作为电感式接近开关和光纤传感器的替代产品,应用于一些特殊场合,如太阳能极板及圆晶片的检测场合。其主要特点是:坚固的不锈钢外壳,蓝宝石镜头;防护等级IP67级,能抵抗大部分化学物质;非常小巧,整个传感器直径为4mm;高性能——先进的聚焦光学设计,保证检测范围的一致性;狭窄光束,能够在设备中嵌入安装。该传感器具有广泛的应用场合,适合于食品、饮料、医疗设备检测,以及其他对光滑表面、卫生要求等级高的场合。
  ● 产品生产向规模化和专业化方向发展
  2008年国内光电传感器的销售额为6.96亿元人民币,2009年受世界经济影响,略有下降,2010年约为8亿元人民币。主要应用于冶金行业(占27.5%)、汽车行业(26.5%)、电力行业( 2 0 . 0 % ) 、电子行业( 占18.9%),但轨道交通和风电行业其应用幅度在增加。
  国内从事光电传感器的厂商,据初步统计有近400家www.cechina.cn,主要集中在长三角和珠三角地区,这些厂商产品水平高低不一,工装水平良莠不一,产业规模大小不一,应用领域侧重不一,尚未形成国内的龙头企业和知名品牌,主要应用于低端产品市场,与国际差距甚大。从提高效益、降低成本、绿色环保、低碳经济出发,应该走生产规模化、产品专业化之路,对光电传感器生产厂商重新洗牌,兼并重组,提升产品的核心竞争力,进行产业结构调整,形成若干家光电传感器的龙头企业,有着自主知识产权的著名品牌。
  光电传感器的应用
  光电传感器在应用时要注意两方面的问题,一是光电元件的选用,二是工作环境的要求。
  光电元件品种很多,而且性能差异很大,各类元件都有一些独特的性质,所以选用合适的光电元件不仅可以得到满意的性能,也能得到最合适的性/价比,表1给出了几种常用的光电元件的主要特性。

  选择光电传感器时的另一项决定因素是工作环境。一些行业(如食品与汽车行业等)的工作环境可能会很脏或很危险,或二者兼有。在处理食品时,湿度可能较高,并且现场环境中有很多液体。处理引擎或其他零件的汽车制造厂车间,也可能会有沙子、润滑剂和冷却剂等。在这种情况下,必须考虑光电传感器的环境适应性,如果传感器不能适应污垢环境,就不能被使用。这种考虑还会影响所需的检测范围CONTROL ENGINEERING China版权所有,因为可能需要将光电传感器放置在离恶劣环境更远的位置上(而不是放在所需的位置)。如果指示灯被弄脏或信号减弱,那么能够主动警示和通知是很有帮助的。
  类似的环境问题也会影响传感器的尺寸,尺寸的变化可以从比一个手指还小到比张开的手掌还大。小尺寸传感器比大尺寸传感器要贵,因为将所有部件都装入一个小空间内的成本更高。小尺寸传感器收集光线的面积更小,一次检测范围更小,光学性能更低。这些缺点必须克服www.cechina.cn,以便小尺寸传感器能更好地与可用物理空间相匹配。
  此外,光电传感器主要应用于冶金、汽车、电力、航空航天、化工、公共设施、军工、制药、交通、建材、石化、造纸、市政等行业。此外,光电传感器的创新应用主要有:工厂自动化、温度测量与控制、火焰探测与报警、光控大门(位置)、智能电网等。 

版权声明:版权归控制工程网所有,转载请注明出处!

频道推荐

关于我们

控制工程网 & CONTROL ENGINEERING China 全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的先锋媒体

CE全球

联系我们

商务及广告合作
任小姐(北京)                 夏小姐(上海)
电话:010-82053688      电话:18616877918
rendongxue@cechina.cn      xiashuxian@cechina.cn
新闻投稿:王小姐

关注我们的微信

关于我们 | 网站地图 | 联系我们
© 2003-2020    经营许可编号:京ICP证120335号
公安机关备案号:110102002318  服务热线:010-82053688