Wenglor 光電傳感器 OY2P303A0135

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Name :   鍾啟鵬

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光電傳(chuan) 感器是將光信號轉換為(wei) 電信號的一種器件。其工作原理基於(yu) 光電效應。光電效應是指光照射在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發生了相應的電效應現象。根據光電效應現象的不同將光電效應分為(wei) 三類：外光電效應、內(nei) 光電效應及光生伏*應。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。分析了光電器件的性能、特性曲線。

傳感器概述

編輯

光電傳(chuan) 感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。其基本原理是以光電效應為(wei) 基礎，把被測量的變化轉換成光信號的變化，然後借助光電元件進一步將非電信號轉換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體(ti) ，可以看作是一連串帶有一定能量為(wei) 的光子轟擊在這個(ge) 物體(ti) 上，此時光子能量就傳(chuan) 遞給電子，並且是一個(ge) 光子的全部能量一次性地被一個(ge) 電子所吸收，電子得到光子傳(chuan) 遞的能量後其狀態就會(hui) 發生變化，從(cong) 而使受光照射的物體(ti) 產(chan) 生相應的電效應。通常把光電效應分為(wei) 3 類：（1 ）在光線作用下能使電子逸出物體(ti) 表麵的現象稱為(wei) 外光電效應，如光電管、光電倍增管等；（2 ）在光線作用下能使物體(ti) 的電阻率改變的現象稱為(wei) 內(nei) 光電效應，如光敏電阻、光敏晶體(ti) 管等；（3 ）在光線作用下，物體(ti) 產(chan) 生一定方向電動勢的現象稱為(wei) 光生伏*應，如光電池等。

光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(you) 點，而且可測參數多，傳(chuan) 感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳(chuan) 感器在檢測和控製中應用非常廣泛。

光電傳(chuan) 感器是各種光電檢測係統中實現光電轉換的關(guan) 鍵元件，它是把光信號（可見及紫外鐳射光）轉變成為(wei) 電信號的器件。

光電式傳(chuan) 感器是以光電器件作為(wei) 轉換元件的傳(chuan) 感器。它可用於(yu) 檢測直接引起光量變化的非電物理量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體(ti) 成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表麵粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體(ti) 的形狀、工作狀態的識別等。光電式傳(chuan) 感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(ye) 自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。新的光電器件不斷湧現，特別是CCD圖像傳(chuan) 感器的誕生，為(wei) 光電傳(chuan) 感器的進一步應用開創了新的一頁。

原理

編輯

由光通量對光電元件的作用原理不同所製成的光學測控係統是多種多樣的,按光電元件(光學測控係統)輸出量性質可分二類，即模擬式光電傳(chuan) 感器和脈衝(chong) (開關(guan) )式光電傳(chuan) 感器。模擬式光電傳(chuan) 感器是將被測量轉換

成連續變化的光電流，它與(yu) 被測量間呈單值關(guan) 係.模擬式光電傳(chuan) 感器按被測量(檢測目標物體(ti) )方法可分為(wei) 透射(吸收)式，漫反射式，遮光式(光束阻檔)三大類。所謂透射式是指被測物體(ti) 放在光路中，恒光源發出的光能量穿過被測物，部份被吸收後，透射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發出的光投射到被測物上，再從(cong) 被測物體(ti) 表麵反射後投射到光電元件上；所謂遮光式是指當光源發出的光通量經被測物光遮其中一部份，使投射到光電元件上的光通量改變，改變的程度與(yu) 被測物體(ti) 在光路位置有關(guan) 。

光敏二極管是較常見的光傳(chuan) 感器。光敏二極管的外型與(yu) 一般二極管一樣，當無光照時，它與(yu) 普通二極管一樣，反向電流很小，稱為(wei) 光敏二極管的暗電流；當有光照時，載流子被激發，產(chan) 生電子-空穴，稱為(wei) 光電

載流子。在外電場的作用下，光電載流子參與(yu) 導電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為(wei) 光電流。光電流的大小與(yu) 光照強度成正比，於(yu) 是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。

光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與(yu) 一般三極管相差不大，一般光敏三極管隻引出兩(liang) 個(ge) 極——發射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為(wei) 增大光照，基區麵積做得很大，發射區較小，入射光主要被基區吸收。工作時集電結反偏，發射結正偏。在無光照時管子流過的電流為(wei) 暗電流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三極管的穿透電流還小；當有光照時，激發大量的電子-空穴對，使得基極產(chan) 生的電流Ib增大，此刻流過管子的電流稱為(wei) 光電流，發射極電流Ie=（1+β）Ib，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。

工作原理

光電傳(chuan) 感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控製的。

光電傳(chuan) 感器在一般情況下，有三部分構成，它們(men) 分為(wei) ：發送器、接收器和檢測電路。

發送器對準目標發射光束，發射的光束一般來源於(yu) 半導體(ti) 光源，發光二極管(LED)、激光二極管及紅外發射二極管。光束不間斷地發射，或者改變脈衝(chong) 寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前麵，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其後麵是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。

此外，光電開關(guan) 的結構元件中還有發射板和光導纖維。 

分類和工作方式

⑴槽型光電傳(chuan) 感器

把一個(ge) 光發射器和一個(ge) 接收器麵對麵地裝在一個(ge) 槽的兩(liang) 側(ce) 組成槽形光電。發光器能發出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體(ti) 從(cong) 槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guan) 便動作，輸出一個(ge) 開關(guan) 控製信號，切斷或接通負載電流，從(cong) 而完成一次控製動作。槽形開關(guan) 的檢測距離因為(wei) 受整體(ti) 結構的限製一般隻有幾厘米。

⑵對射型光電傳(chuan) 感器，若把發光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大，一個(ge) 發光器和一個(ge) 收光器組成對射分離式光電開關(guan) ，簡稱對射式光電開關(guan) 。對射式光電開關(guan) 的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用對射式光電開關(guan) 時把發光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩(liang) 側(ce) ，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個(ge) 開關(guan) 控製信號。

⑶反光板型光電開關(guan)

把發光器和收光器裝入同一個(ge) 裝置內(nei) ，在前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控製作用，稱為(wei) 反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guan) 。正常情況下，發光器發出的光源被反光板反射回來再被收光器收到;一旦被檢測物擋住光路，收光器收不到光時，光電開關(guan) 就動作，輸出一個(ge) 開關(guan) 控製信號。

⑷擴散反射型光電開關(guan)

擴散反射型光電開關(guan) 的檢測頭裏也裝有一個(ge) 發光器和一個(ge) 收光器，但擴散反射型光電開關(guan) 前方沒有反光板。正常情況下發光器發出的光收光器是找不到的。在檢測時，當檢測物通過時擋住了光，並把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個(ge) 開關(guan) 信號。

沒有信號輸出的原因

首先要考慮的是接線或配置的問題。對於(yu) 對射型光電傳(chuan) 感器必須由投光部和受光部組合使用，兩(liang) 端都需要供電；而回歸反射型必須由傳(chuan) 感器探頭和回歸反射板組合使用；同時，用戶必須給傳(chuan) 感器提供穩定電源，如果是直流供電，必須確認正負極，如若正負極連接錯誤則會(hui) 導致輸出信號沒有。

上述的原因分析是對光電傳(chuan) 感器本身的考慮，我們(men) 還需要考慮的是檢測物體(ti) 的位置問題，如果檢測物體(ti) 不在檢測區域，這樣的檢測是徒勞的。檢測物體(ti) 必須在傳(chuan) 感器可以檢測的區域內(nei) ，也就是光電可以感知的範圍內(nei) 。其次，要考慮傳(chuan) 感器光軸有沒有對準問題，對射型的投光部和受光部光軸必須對準，對應的回歸反射型的探頭部分和反光板光軸必須對準。同樣還要考慮的是檢測物體(ti) 是否符合標準檢測物體(ti) 或者小檢測物體(ti) 的標準，檢測物體(ti) 不能小於(yu) 小檢測物體(ti) 的標準，從(cong) 而避免導致對射型、反射型不能很好檢測透明物體(ti) ，像反射型對檢測物體(ti) 的顏色有要求，顏色越深，檢測距離就越近。

如果以上情況都可以很明確地做出排除後，我們(men) 需要做的事就是檢測環境的幹擾因素。如光照強度不能超出額定範圍；如果現場環境有粉塵，就需要我們(men) 定期清理光電傳(chuan) 感器探頭表麵；或者是多個(ge) 傳(chuan) 感器緊密安裝，互相產(chan) 生幹擾；還有一種影響比較大的是電氣幹擾，如果周圍有大功率設備，產(chan) 生幹擾時必須要有相應的抗幹擾措施。如果做過上述的逐一排查，這些因素都可以明確地排除還是沒有信號輸出的話，建議退回廠家檢測判斷。

結構分析

光電傳(chuan) 感器通常由三部分構成，它們(men) 分別為(wei) ：發送器、接收器和檢測電路。

發射器帶一個(ge) 校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(ge) 真空管放大器上。在金屬圓筒內(nei) 有一個(ge) 小的白熾燈做為(wei) 光源，這些小而堅固的白熾燈傳(chuan) 感器就是如今光電傳(chuan) 感器的雛形。

接收器有光電二極管、光電三極管及光電池組成。光敏二極管是現在較常見的傳(chuan) 感器。光電傳(chuan) 感器光敏二極管的外型與(yu) 一般二極管一樣，隻是它的管殼上開有一個(ge) 嵌著玻璃的窗口，以便於(yu) 光線射入，為(wei) 增加受光麵積，PN結的麵積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態下，並與(yu) 負載電阻相串聯，當無光照時，它與(yu) 普通二極管一樣，反向電流很小稱為(wei) 光敏二極管的暗電流;當有光照時，載流子被激發，產(chan) 生電子-空穴，稱為(wei) 光電載流子。

此外，光電傳(chuan) 感器的結構元件中還有發射板和光導纖維。角反射板是結構牢固的發射裝置，它由很小的三角錐體(ti) 反射材料組成，能夠使光束準確地從(cong) 反射板中返回。它可以在與(yu) 光軸0到25的範圍改變發射角，使光束幾乎是從(cong) 一根發射線，經過反射後，仍從(cong) 這根反射線返回

類型

⑴槽型光電傳(chuan) 感器

把一個(ge) 光發射器和一個(ge) 接收器麵對麵地裝在一個(ge) 槽的兩(liang) 側(ce) 的是槽形光電。發光器能發出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體(ti) 從(cong) 槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guan) 便動作。輸出一個(ge) 開關(guan) 控製信號，切斷或接通負載電流，從(cong) 而完成一次控製動作。槽形開關(guan) 的檢測距離因為(wei) 受整體(ti) 結構的限製一般隻有幾厘米。

⑵對射型光電傳(chuan) 感器

若把發光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個(ge) 發光器和一個(ge) 收光器組成的光電開關(guan) 就稱為(wei) 對射分離式光電開關(guan) ，簡稱對射式光電開關(guan) 。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩(liang) 側(ce) ，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個(ge) 開關(guan) 控製信號。

⑶反光板型光電開關(guan)

把發光器和收光器裝入同一個(ge) 裝置內(nei) ，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控製作用的稱為(wei) 反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guan) 。正常情況下，發光器發出的光被反光板反射回來被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關(guan) 就動作，輸出一個(ge) 開關(guan) 控製信號。

⑷擴散反射型光電開關(guan)

它的檢測頭裏也裝有一個(ge) 發光器和一個(ge) 收光器，但前方沒有反光板。正常情況下發光器發出的光收光器是找不到的。當檢測物通過時擋住了光，並把光部分反射回來，收光器就收到信號，輸出一個(ge) 開關(guan) 信號。 

分類

編輯

標準類型

1）漫反射型：一般型或能量型 (-8)，聚焦式 (-8-H)，帶背景抑製功能型 (-8-H)

，帶背景分析功能型 (-8-HW)

2）反射板型：一般型 (-6)，帶偏振濾波功能型 (-54, -55)，帶透明體(ti) 檢測功能型 (-54-G)，帶前景抑製功能型 (-54-V)

3）對射型

4）槽型

5）光纖傳(chuan) 感器：塑料光纖型，玻璃光纖型

6）色標傳(chuan) 感器，顏色傳(chuan) 感器，熒光傳(chuan) 感器

7）光通訊

8）激光測距：三角反射原理型，相位差原理型，時間差原理型

9）光柵

10）防爆/隔爆型 

安全類型

1）安全對射光電

2）安全光柵

3）安全光幕

4）安全控製器

門控類型

1）雷達傳(chuan) 感器：區域檢測型

2）主動式傳(chuan) 感器：單光束型，多光束型，區域檢測型

3）被動式傳(chuan) 感器：區域檢測型

4）電梯光幕

5）通用光電：槽形，對射型等 

特長

①檢測距離長

如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實現其他檢測手段（磁性、超聲波等） 無法遠距離檢測。

②對檢測物體(ti) 的限製少

由於(yu) 以檢測物體(ti) 引起的遮光和反射為(wei) 檢測原理，所以不象接近傳(chuan) 感器等將檢測物體(ti) 限定在金屬，它可對玻璃、塑料、木材、液體(ti) 等幾乎所有物體(ti) 進行檢測。

③響應時間短

光本身為(wei) 高速，並且傳(chuan) 感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響應時間非常短。

④分辨率高

能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學係統，來實現高分辨率。也可進行微小物體(ti) 的檢測和高精度的位置檢測。

⑤可實現非接觸的檢測

可以無須機械性地接觸檢測物體(ti) 實現檢測，因此不會(hui) 對檢測物體(ti) 和傳(chuan) 感器造成損傷(shang) 。因此，傳(chuan) 感器能長期使用。

⑥可實現顏色判別

通過檢測物體(ti) 形成的光的反射率和吸收率根據被投光的光線波長和檢測物體(ti) 的顏色組合而有所差異。利用這種性質，可對檢測物體(ti) 的顏色進行檢測。

⑦便於(yu) 調整

在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便於(yu) 對檢測物體(ti) 的位置進行調整。

應用

用光電元件作敏感元件的光電傳(chuan) 感器，其種類繁多，用途廣泛。按光電傳(chuan) 感器的輸出量性質可分為(wei) 兩(liang) 類：（1 ）把被測量轉換成連續變化的光電流而製成的光電測量儀(yi) 器，可用來測量光的強度以及物體(ti) 的溫度、透光能力、位移及表麵狀態等物理量。例如：測量光強的照度計，光電高溫計，光電比色計和濁度計，預防火災的光電報警器，構成檢查被加工零件的直徑、長度、橢圓度及表麵粗糙度等自動檢測裝置和儀(yi) 器，其敏感元件均用光電元件。半導體(ti) 光電元件不僅(jin) 在民用工業(ye) 領域中得到廣泛的應用，在軍(jun) 事上更有它重要的地位。例如用硫化鉛光敏電阻可做成紅外夜視儀(yi) 、紅外線照相儀(yi) 及紅外線導航係統等；（2 ）把被測量轉換成繼續變化的光電流。利用光電元件在受光照或無光照射時" 有" 或"無"電信號輸出的特性製成的各種光電自動裝置。光電元件用作開關(guan) 式光電轉換元件。例如電子計算機的光電輸入器，開關(guan) 式溫度調節裝置及轉速測量數字式光電測速儀(yi) 等。

一、煙塵濁度監測儀(yi)

防止工業(ye) 煙塵汙染是環保的重要任務之一。為(wei) 了消除工業(ye) 煙塵汙染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監測、自動顯示和超標報警。煙道裏的煙塵濁度是用通過光在煙道裏傳(chuan) 輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源發出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

二、條形碼掃描筆

當掃描筆頭在條形碼上時，若遇到黑色線條，發光二極管的光線將被黑線吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗，處於(yu) 截止狀態。當遇到白色間隔時，發光二極管所發出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chan) 生光電流而導通。整個(ge) 條形碼被掃描過之後，光敏三極管將條形碼變形一個(ge) 個(ge) 電脈衝(chong) 信號，該信號經放大、整形後便形成脈衝(chong) 列，再經計算機處理，完成對條形碼信息的識別。

　　三、產(chan) 品計數器

產(chan) 品在傳(chuan) 送帶上運行時，不斷地遮擋光源到光電傳(chuan) 感器的光路，使光電脈衝(chong) 電路產(chan) 生一個(ge) 個(ge) 電脈衝(chong) 信號。產(chan) 品每遮光一次，光電傳(chuan) 感器電路便產(chan) 生一個(ge) 脈衝(chong) 信號，因此，輸出的脈衝(chong) 數即代表產(chan) 品的數目，該脈衝(chong) 經計數電路計數並由顯示電路顯示出來。

四、光電式煙霧報警器

沒有煙霧時，發光二極管發出的光線直線傳(chuan) 播，光電三極管沒有接收信號。沒有輸出，有煙霧時，發光二極管發出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接受到光線，有信號輸出，發出報警。

五、測量轉速

在電動機的旋轉軸上塗上黑白兩(liang) 種顏色，轉動時，反射光與(yu) 不反射光交替出現，光電傳(chuan) 感器相應地間斷接收光的反射信號，並輸出間斷的電信號，再經放大器及整形電路放大整形輸出方波信號，後由電子數字顯示器輸出電機的轉速。

六、光電池在光電檢測和自動控製方麵的應用

光電池作為(wei) 光電探測使用時，其基本原理與(yu) 光敏二極管相同，但它們(men) 的基本結構和製造工藝不*相同。由於(yu) 光電池工作時不需要外加電壓；光電轉換效率高，光譜範圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用於(yu) 光電讀出、光電耦合、光柵測距、激光準直、電影還音、紫外光監視器和燃氣輪機的熄火保護裝置等。

應用案例

光電傳(chuan) 感器應用於(yu) 激光武器

由於(yu) 光電傳(chuan) 感器對紅外輻射，或可見光，或對二者都特別靈敏，因而就更加容易成為(wei) 激光攻擊的目標。此外，電子係統及傳(chuan) 感器本身還極易受到激光產(chan) 生的熱噪聲和電磁噪聲的幹擾而無法正常工作。戰場上的激光武器攻擊光電傳(chuan) 感器的方式主要有以下幾種：用適當能量的激光束將傳(chuan) 感器“致盲”，使其無法探測或繼續跟蹤已經探測到的目標。或者，如果傳(chuan) 感器正在導引武器飛向目標，則致盲將使其失去目標。綜上所述，由於(yu) 傳(chuan) 感器在戰場上發揮的作用越來越重要，同時又很容易遭受激光攻擊，它們(men) 已成為(wei) 低能激光武器的目標。

光電傳(chuan) 感器應用於(yu) 自動抄表係統

隨著微電子技術、傳(chuan) 感器技術、計算機技術及現代通訊技術的發展，可以利用光電傳(chuan) 感器來研製自動抄表係統。電能表的鋁盤受電渦流和磁場的作用下產(chan) 生的轉矩驅動而旋轉。采用光電傳(chuan) 感器則可將鋁盤的轉數轉換成脈衝(chong) 數。如：在旋轉的光亮的鋁盤上局部塗黑，再配以反射式光電發射接收對管，則當鋁盤旋轉時，在局部塗黑處便產(chan) 生脈衝(chong) ，並可將鋁盤的轉數采樣轉換為(wei) 相應的脈衝(chong) 數，並經光電耦合隔離電路，送至CPU的T0端口進行計數處理。采用光電耦合隔離器可有效地防止幹擾信號進入微機。再結合其它傳(chuan) 輸方式便可以形成自動抄表係統。

光電傳(chuan) 感器應用於(yu) 監控煙塵汙染

光電傳(chuan) 感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化，通過把光強度的變化轉換成電信號的變化實現控製功能。由於(yu) 光電式傳(chuan) 感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(ye) 自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用，而我們(men) 可以利用光電傳(chuan) 感器的特性來檢測煙塵的情況，因而光電傳(chuan) 感器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

衛生級防衝(chong) 洗型光電傳(chuan) 感器

防衝(chong) 洗型傳(chuan) 感器，能夠提供*的可靠性和舒適性，並將運行成本降至低。配合IO-Link接口以及能夠大幅延長使用壽命的proTect+密封理念，這兩(liang) 款新型傳(chuan) 感器適用於(yu) 苛刻的應用環境，堪稱食品和飲料行業(ye) 的理想解決(jue) 方案。

特性

1）暫態響應範圍寬，諧波測量能力強

暫態特性的優(you) 劣是判斷一種互感器能否在電力係統中獲得應用的一個(ge) 重要參數，特別是與(yu) 繼電保護動作時間的配合。傳(chuan) 統電磁式互感器由於(yu) 存在鐵芯，對高頻信號的響應特性較差，不能正確反映一次側(ce) 的暫態過程。而光電互感器傳(chuan) 測量的頻率範圍主要由電子線路部分決(jue) 定，沒有鐵芯飽和的問題，因此能夠準確反映一次側(ce) 的暫態過程。一般可設計到0.1 Hz到1 MHz，特殊的可設計到200 MHz的帶通。光電傳(chuan) 感器的結構可以測量高壓電力線路上的諧波。而電磁感應互感器是難以達到的。

2）數字接口，通信能力強

由於(yu) 光電傳(chuan) 感器下傳(chuan) 的就是光數字信號，與(yu) 通信網絡容易接口，且傳(chuan) 輸過程中沒有測量誤差。同時隨著微機化的保護控製設備的廣泛采用，光電互感器可以直接向二次設備提供數字量，這樣就能省去原來保護裝置中的變換器和A/D采樣部分，使二次設備得到大大的簡化，推動保護新原理的研究。

3）體(ti) 積小，重量輕、易升級，滿足變電站小型化與(yu) 緊湊型的要求，由於(yu) 光電傳(chuan) 感器是靠傳(chuan) 感頭和電子線路進行信號的獲取和處理，體(ti) 積小，重量一般在 1000 kg以下，便於(yu) 集成在AIS或GIS中，這樣將大大減少變電站的占地麵積，滿足變電站小型化和緊湊化的要求。同時光電互感器通過少量光纜與(yu) 二次設備連接，可使電纜溝和電纜大為(wei) 減。

市場領域

光電傳(chuan) 感器的主要應用領域：車載娛樂(le) /導航/DVD係統背光控製，以便在所有的環境光條件下都可以顯示出理想的背光亮度；後座娛樂(le) 用顯示器背光控製；儀(yi) 表組背光控製(速度計/轉速計)；自動後視鏡亮度控製(通常要求兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 感器，一個(ge) 是前向的，一個(ge) 是後向的)；自動前大燈和雨水感應控製(，根據需求進行變化)；後視相機控製(，根據需求進行變化)。在提供更舒適的顯示質量方麵已經成為(wei) 較有效的解決(jue) 方案之一，它具有與(yu) 人眼相似的特性，這對於(yu) 汽車應用而言至關(guan) 重要，因為(wei) 這些應用要求在所有環境光條件下都能達到*的背光效果。例如，在白天，用戶需要大的亮度來實現的可見度，但是這種亮度在對於(yu) 夜間條件而言則是過亮的，因此帶有良好光譜響應 (良好的IR衰減)的光傳(chuan) 感器、適當的動態範圍和整體(ti) 的良好輸出信號調節可以很容易地自動完成這些應用。終端用戶可以設置幾個(ge) 閾值水平(如低、中、亮光)，或能夠隨意地動態地改變傳(chuan) 感器的背光亮度。這也適用於(yu) 汽車後視鏡亮度控製，當鏡子變暗和/或變亮時需要智能的亮度管理，可以通過環境光傳(chuan) 感器來完成。

對於(yu) 便攜式應用，如果用戶不改變係統設置(通常是亮度控製)，那麽(me) 一個(ge) 顯示器總是消耗同樣多的能量。在室外等特別亮的區域，用戶傾(qing) 向於(yu) 提高顯示器的亮度，這就會(hui) 增加係統的功耗。而當條件變化時，如進入建築物，大多數用戶都不會(hui) 去改變設置，因此係統功耗仍然保持很高。但是，通過使用一個(ge) 光傳(chuan) 感器，係統能夠自動檢測條件變化並調節設置，以保證顯示器處於(yu) 的亮度，進而降低總功耗。在一般的消費類應用中，這也能夠延長電池壽命。對於(yu) 電話、筆計本電腦、PAD和數碼相機，通過采用環境光傳(chuan) 感器反饋，可以自動進行亮度控製，從(cong) 而延長了電池壽命。

並不是一個(ge) 新的構想。在數十年前就已經利用光電二極管和光敏電阻來實現這一構想。所謂新構想，是指對環境光感應的同時還能消減無用的紅外線和紫外線光，而且在支持汽車規格AECQ-1000嚴(yan) 格要求的同時還可以實現小封裝，尤其是能夠保證在-40度至+105度(2級)溫度範圍內(nei) 的操作，以滿足其餘(yu) 的規格要求。如何保持工作質量標準並滿足AECQ-1000的2級工作要求，這是當今在所有光設計解決(jue) 方案中所麵臨(lin) 的挑戰。采用一個(ge) 光傳(chuan) 感器或LED發射器或接收器時，任何的光學解決(jue) 方案都會(hui) 麵臨(lin) 著暴露在恒定高溫下(>+85度)而出現的封裝變色問題(會(hui) 變暗或變成淡黃)。同樣值得一提的是，到目前為(wei) 止，所有環境光傳(chuan) 感器的應用都限於(yu) 車艙內(nei) ，在發動機艙或戶外環境中還沒有出現光傳(chuan) 感器應用。事實上，即使出現了這樣的應用，光封裝也不是針對這樣的苛刻條件(+125或+150度的條件)而設計，因此，在當前的光學封裝技術下，它們(men) 很可能還不能夠承受這樣的條件。

半導體(ti) 相似傳(chuan) 感器和封裝開發的進展使得終端用戶在光傳(chuan) 感器上具有了更廣泛的選擇。小封裝、低功耗、高集成和簡單易用性是設計者更多地采用光傳(chuan) 感器的原因，其應用範圍涉及消費類電子、工業(ye) 應用以及汽車領域。

新技術和應用

1、用於(yu) 目標跟蹤和坐標定位256光電管陣列四象限CMOS光電傳(chuan) 感器

將傳(chuan) 統的象限傳(chuan) 感器與(yu) 當前迅速發展的CMOS圖象傳(chuan) 感器相結合，提出了使用有源傳(chuan) 感陣列感光的256單元光電管陣列四象限CMOS光電傳(chuan) 感器。

該傳(chuan) 感器的感光單元采用了CMOS圖象傳(chuan) 感器中使用的有源像素傳(chuan) 感器(Active Pixel Sensor，APS)設計，在感光單元內(nei) 部由光電信號預處理電路直接將傳(chuan) 感產(chan) 生的光電信號轉化為(wei) 幅度較大的電信號輸出，避免了對微弱信號的處理，降低了噪聲的影響。傳(chuan) 感器應用陣列采集光信號，可以直接確定目標光源的坐標位置並實現一步到位的快速調整。傳(chuan) 感器使用標準CMOS工藝製造，將傳(chuan) 感陣列與(yu) 信號處理電路集成在同一芯片上，可以實現傳(chuan) 感器的SOC集成和智能化(Smart Sensor)設計。廣泛應用於(yu) 激光的瞄準、製導、跟蹤，搜索裝置，精密測量，如激光微定位、位移監控、精密機床的光電控製等領域。是一種用於(yu) 目標跟蹤和坐標定位的新型集成陣列四象限CMOS光電傳(chuan) 感器。

2、光敏象限陣列與(yu) 磁敏線陣列兼容CMOS數模混合傳(chuan) 感器集成電路

基於(yu) 矽光電傳(chuan) 感的象限傳(chuan) 感器廣泛應用於(yu) 激光的跟蹤製導、位移監控、精密機床等控製等領域。基於(yu) 矽的半導體(ti) 磁敏傳(chuan) 感器廣泛應用於(yu) 測量磁場強度的各種磁場計、讀出磁介質上信息的各類磁頭以及非磁信號的探測器等。

3、應用光電二極管陣列的SPR生物傳(chuan) 感器微弱信號檢測

以提升表麵等離子共振生物醫學傳(chuan) 感器的檢測能力為(wei) 目標，用高性能光電二極管陣列為(wei) 光電轉換器件，論證並實現一種可高效抑製噪聲的檢測方法，利用光電二極管陣列器件可輸出參考噪聲信號的特性，通過相幹消噪結合小波軟閾值消噪，使SPR傳(chuan) 感器輸出信噪比從(cong) 40dB左右提高到52dB以上。用SPR傳(chuan) 感器檢測人體(ti) 免疫球蛋白(IgG)分子特異性結合的實驗表明，該方法顯著提高了SPR傳(chuan) 感器的分辨率，使之可精確檢測樣液中IgG含量10~(-3)mg/mL量級的微弱變化，精度和分辨率提升一個(ge) 數量級以上。

4、光電檢測傳(chuan) 感器陣列在運動物體(ti) 檢測中的應用

一個(ge) 基於(yu) 覆蓋理論和卡爾曼濾波算法的光電檢測傳(chuan) 感器陣列，該陣列具有采集和處理陣列覆蓋區域中所感知對象信息的功能，即檢測和描述感知對象的存在、運動及其運動軌跡等情況。

國內(nei) 外光電傳(chuan) 感器的研究現狀

由於(yu) 光電傳(chuan) 感器的應用涉及的領域非常廣泛，其研究和開發在世界上引起了高度重視，各國更是競相研究開發並引起激烈的競爭(zheng) 。從(cong) 初的應用於(yu) 軍(jun) 事逐漸發展到民事，而且與(yu) 我們(men) 的生活息息相關(guan) ，應該說現代化的生活離不開光電傳(chuan) 感器的參與(yu) ，如傳(chuan) 真機、複印機、掃描儀(yi) 、打印機、車庫開門器、液晶顯示器、色度計、分光計、汽車和醫療診斷儀(yi) 器等等不勝枚舉(ju) 。

美國是研究光電傳(chuan) 感器起步早、水平高的國家之一，在軍(jun) 事和民用領域的應用發展得十分迅速。在軍(jun) 事應用方麵，研究和開發主要包括：水下探測、航空監測、核輻射檢測等。美國也是早將光電傳(chuan) 感器用於(yu) 民用領域的國家。如運用光電傳(chuan) 感器監測電力係統的電流、溫度等重要參數，檢測肉類和食品的細菌和病毒等。美國擁有世健全的光電傳(chuan) 感器產(chan) 品線，超過12000種產(chan) 品包括自含式或放大器分離型，限位開關(guan) 外型或小型傳(chuan) 感器，精密檢測或長距離檢測傳(chuan) 感器，檢測距離長達305m。並且擁有行業(ye) 內(nei) 較齊全的標準光纖和定製光纖產(chan) 品。大部分產(chan) 品防護等級達到NEMA6P和IP67。日本和西歐各國也高度重視並投入大量經費開展光電傳(chuan) 感器的研究與(yu) 開發。20世紀90年代，研究開發出多種具有水平的民用光電傳(chuan) 感器，日本的電器以價(jia) 格適中質量好而響譽。西歐各國的大型企業(ye) 和也積極參與(yu) 了光電傳(chuan) 感器的研發和市場競爭(zheng) 。我國對光電傳(chuan) 感器研究的起步時間與(yu) 相差不遠。已有上百個(ge) 單位在這一領域開展工作，主要是在光電溫度傳(chuan) 感器、壓力計、流量計、液位計、電流計等領域進行了大量的研究，取得了上百項科研成果，有的達到水平。

但與(yu) 發達國家相比，我國的研究水平還有不小的差距，主要表現在商品化和產(chan) 業(ye) 化方麵，大多數品種仍處於(yu) 實驗研製階段，還無法投入批量生產(chan) 和工程化應用。 

發展方向

編輯

生產(chan) 的發展方向

（1）使光電傳(chuan) 感器從(cong) 理論研究向生產(chan) 的產(chan) 業(ye) 化模式快速發展，走自主創新和合作相結合的跨越式發展道路，使我國成為(wei) 世界傳(chuan) 感器的生產(chan) 大國；

（2）光電傳(chuan) 感器產(chan) 品結構全麵、協調、持續發展。產(chan) 品品種要向高技術、高附加值傾(qing) 斜，尤其要彌補“空白”品種；

（3）生產(chan) 格局向專(zhuan) 業(ye) 化發展。即生產(chan) 傳(chuan) 感器門類少而精，且專(zhuan) 門生產(chan) 某一應用領域需要的某一類傳(chuan) 感器係列產(chan) 品，以獲得較高的市場，各傳(chuan) 感器企業(ye) 的專(zhuan) 業(ye) 化合作生產(chan) ；

（4）光電傳(chuan) 感器大生產(chan) 技術向自動化發展。光電傳(chuan) 感器的門類、品種繁多，所用的敏感材料各異，決(jue) 定了傳(chuan) 感器製造技術的多樣性和複雜性。縱觀當前光電傳(chuan) 感器工藝線的概況，多數工藝已實現單機自動化，但距離生產(chan) 過程全自動化尚存在諸多困難，有待今後廣泛采用CAD、CAM及良好的自動化裝備和工業(ye) 機器人予以突破；

（5）企業(ye) 的重點技術改造應加強從(cong) 依賴引進技術向引進技術的消化吸收與(yu) 自主創新的方向轉移；

（6）企業(ye) 經營要加快從(cong) 國內(nei) 市場為(wei) 主向國內(nei) 與(yu) 國外兩(liang) 個(ge) 市場相結合的化方向跨越發展；

（7）企業(ye) 結構將向“大、中、小並舉(ju) ”、“集團化、專(zhuan) 業(ye) 化生產(chan) 共存”的格局發展。 

研究的發展方向

光電傳(chuan) 感及其相關(guan) 技術的迅速發展，滿足了各類控製裝置及係統的更高要求，使得各領域的自動化程度越來越高，同時光電傳(chuan) 感器的重要性不斷提高。目前，光電傳(chuan) 感器研究的主要方向是：（1）多用途。即一種光電傳(chuan) 感器不僅(jin) 能針對一種物理量，而且能夠對多種物理量進行同時測量；（2）新型傳(chuan) 感材料、傳(chuan) 感技術等的開發；（3）在惡劣條件下（高溫、高壓等）低成本傳(chuan) 感器（連接、安裝等）的開發和應用；（4）光電傳(chuan) 感器與(yu) 其它微技術結合的微光學技術的發展

前景預測

傳(chuan) 感器市場報告顯示，2008年傳(chuan) 感器市場容量為(wei) 506億(yi) 美元，預計2010年傳(chuan) 感器市場可達600億(yi) 美元以上。調查顯示，東(dong) 歐、亞(ya) 太區和加拿大成為(wei) 傳(chuan) 感器市場增長較快的地區，而美國、德國、日本依舊是傳(chuan) 感器市場分布大的地區。就世界範圍而言，傳(chuan) 感器市場上增長較快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控製市場，看好通訊市場前景。

一些傳(chuan) 感器市場比如壓力傳(chuan) 感器、溫度傳(chuan) 感器、流量傳(chuan) 感器、水平傳(chuan) 感器已表現出成熟市場的特征。流量傳(chuan) 感器、壓力傳(chuan) 感器、溫度傳(chuan) 感器的市場規模大，分別占到整個(ge) 傳(chuan) 感器市場的21%、19%和14%。傳(chuan) 感器市場的主要增長來自於(yu) 無線傳(chuan) 感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電係統)傳(chuan) 感器、生物傳(chuan) 感器等新興(xing) 傳(chuan) 感器。其中，無線傳(chuan) 感器在2007-2010年複合年增長率預計會(hui) 超過25%。

的傳(chuan) 感器市場在不斷變化的創新之中呈現出快速增長的趨勢。有關(guan) 專(zhuan) 家指出，傳(chuan) 感器領域的主要技術將在現有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳(chuan) 感器的開發和產(chan) 業(ye) 化，競爭(zheng) 也將日益激烈。新技術的發展將重新定義(yi) 未來的傳(chuan) 感器市場，比如無線傳(chuan) 感器、光纖傳(chuan) 感器、智能傳(chuan) 感器和金屬氧化傳(chuan) 感器等新型傳(chuan) 感器的出現與(yu) 市場的擴大。 

光電傳(chuan) 感器的智能化發展

智能光電傳(chuan) 感器是當今科技界研究的熱點、尚無統一的、確切的定義(yi) 。目前國內(nei) 外學者普遍認為(wei) ，智能光電傳(chuan) 感器是由傳(chuan) 統的光電傳(chuan) 感器和微處理器( 或微計算機) 相結合而構成的，它充分利用計算機的計算和存儲(chu) 能力，對傳(chuan) 感器的數據進行處理，並能對它的內(nei) 部行為(wei) 進行調節，使采集的數據

智能光電傳(chuan) 感器的功能有: 自補償(chang) 能力，自校準功能，自診斷功能，數值處理功能，雙向通信功能，信息存儲(chu) 和記憶功能，數字量輸出功能。隨著科學技術的發展，智能傳(chuan) 感器的功能將逐步增強，它將利用人工神經網、人工智能、信息處理技術(如傳(chuan) 感器信息融合技術、模糊理論等)，使傳(chuan) 感器具有更高級的智能具有分析、判斷、自適應、自學習(xi) 的功能、可以完成圖像識別、特征檢測、多維檢測等複雜任務

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