光电传感技术精选(九篇)

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第1篇：光电传感技术范文

【关键词】广播电视;干扰因素;抗干扰技术

1前言

广播信号的传播一般是通过太空的卫星作为中继站来向地球发射一对多点的传输，卫星信号在传输的过程中具备较稳定长距离传播的能力，并且能完成高质量、大面积的信号同时传播等优点，所以，这种卫星信号传播方式成为人类广播电视信号传输需要。不过，在实际的使用过程中还是存在不少的缺点，在雷雨天气和太阳的电磁干涉下会造成传输信号的干扰，严重的时候还会造成信号源的中断。还有卫星信号作为一种公开性的通道，没有强大的抗扰功能，容易遭受有意性破坏，造成信号传输的瘫痪，目前，针对广播电视的信号传播安全已引起相关部门的重视，也成立了相关的研究机构进行研究探讨。

2广播电视信号在传播中的干扰

2．1自然因素干扰

广播电视信号在传播中难免会受到自然因素的影响，自然因素主要包括了太阳粒子和雨雪天的干扰。众所周知地球围绕着太阳做圆周运动，当地球和太阳的距离变得足够接近时，此时太阳发出的电磁波较强，会对卫星通信信号造成影响，对于这种烦扰现象，目前似乎还没有研究出一项有效的避免方法，只能提前预测信号是否会在某个时间段受干扰，然后提前通知到各个用户，另一方面可以加大地球接受站的天线口径和提高其灵敏程度，尽可能的降低太阳粒子对通信信号的干扰;广播电视信号传播在雨雪天也会受到不同程度的干扰，不过这个干扰的过程是个渐变的过程，可以在上行进行补偿或者是下行做好余量的准备，提前做好防范的准备，有助于降低传播途中的干扰。

2．2信号设备造成的干扰

信号设备造成的干扰主要有两大类型，一个是地面接收设备引起的信号干扰，另一个则是卫星发射设备引起的信号干扰。对于卫星发射设备引起的信号干扰可以通过切换备用的器件进行解决，如果设备损坏较为严重时，以上方式无法解决问题，应当及时更换转发器或者是转星解决;若是因为地面的接收设备而造成的信号干扰，则可以由相关部门进行干扰源的及时排查，确认是否因为受某种因素影响而导致的信号屏蔽，尽可能的降低其他因素对信号的干扰。

2．3电磁干扰

电磁干扰指的是受到干扰后造成设备性能降低和对设备产生干扰的干扰。广播信号传播所受到的电磁干扰主要是雷达信号和微波中信号的干扰，为了降低这类干扰，要实时对电磁信号进行监控，出现波动时可以对频率进行合适的调整改善或是对电磁信号屏蔽的方式来解决。

2．4太空信号干扰

卫星向地球发射信号源时可能会受到附近临星的信号干扰，这类干扰可分为两种，一种是上行信号干扰，另一种是下行信号干扰，一般的处理是对于上行的信号干扰可以和运营商进行协商调节，另一种下行的信号干扰则要降低其他信号的上行功率，可以通过对天线的调整或者是万向图的性能进行相应的改善。

2．5人为干扰

广播信号的人为干扰可分为因人为处理出现失误而造成的干扰，还有恶意干扰和同极、反极化等。人为的不正当处理造成的干扰一般是可以避免的，要根据具体情况建立一套完整的管理制度和操作手法，并且制定一套全面的预警处理，与此同时，不断的加强设备系统的智能化，可以有效降低人为因素造成信号干扰;对于信号的恶意干扰，一方面要加大上行功率对非法信号进行压制，另一方面要不断研究新的抗干扰技术，从技术层面杜绝这类干扰的发生;同极信号的干扰要及时制约用户的使用超频和超功率使用，反极信号干扰则可以对用户进行合理的极化调整来控制信号的影响。

3目前抗干扰技术的分析

随着我国的技术发展，广播电视的普及，对广播信号的抗干扰工作就越要可靠，对于目前广播电视信号的干扰主要是一些非法信号影响，针对这些不同非法信号的干扰，需要相关人员及时对干扰信号源的识别，然后根据具体的情况进行抗干扰技术的合理筛选使用，以下我们就对目前一些较为重要的抗干扰技术进行分析探讨。

3．1信号压制抗干扰技术

我国信号压制抗干扰技术主要有以下几种，一是通过高强度上行信号的使用，使得信号源大幅度的增强，以降低非法信号对信号传输的影响;二是通过使用低增益转发器，将转发器设置为低增益档的变化范围工作来增强信号的抗干扰能力。三是使用MCPC上行信号，减少单路单载波信号使用，为防止转发器进行多载波输出过程中处在输入补偿的状态，与此同时，要适时降低用户的射频信号的强度。用户的选择使用上应尽可能的采用多路单载波信号，以最大程度上增强射频信号的功率。

3．2空间隔离抗干扰技术

在我国的空间隔离抗干扰技术有多种，比如有在上行是通过固足赋行波束进行接收，在接收信号上可以对合法的信号进行有效的覆盖，对于可能存在干扰的地区不设有信号的覆盖。另外，这项技术在临界地区的信号强度要做到足够高，否则可能会受到临近的高强度信号的影响，造成信号干扰的产生。还有可以对上行信号采用可变赋行波束进行接收，提前设定接收的频率，降低其他信号源对其影响，可以通过设计不用波束的天线，在传输过程中波束受到干扰的时候可以将天线对可变形波束进行变更，转变为另一种波束进行传播工作，从而实现抗干扰的效果。

3．3频率隔离抗干扰技术

这种隔离抗干扰技术主要是对上行信号频率进行相应的改变达到实现看干扰的目的，当星上转发器收到干扰信号时，会及时改变接收的频率，从而降低信号的干扰。与此同时，在地面发射信号频率也要做相应的转变，从而达到合理的信号传输对接。

3．4信号处理隔离抗干扰技术

这类的抗干扰技术有多种实现方法，对地球站进行直接序列扩频装置，在星上也配备相应的对应设备，对于直接序列扩频的性能而言就能屏蔽掉其他信号的影响;还可以对上行信号施与加密处理，在接收器上设计相对应的解密装置，即可实现信号的安全传输，从而有效的防止了信号的干扰。

4结语

在目前的社会中，卫星广播电视使用较为广泛。如果卫星在受到恶意的干扰或是破坏时就要严重影响到卫星广播电视信号的正常传输，造成广播电视节目的正常播出。所以，如何确保卫星装置在受到攻击时还是稳定的传输信号是当今急需解决的问题;在受到恶意干扰时，要及时准确的选择相应的抗干扰技术，保证广播电视节目的正常播出的同时尽可能的减低播出成本，不仅是提升了节目的播出效率，也是广播电视节目的未来发展前提。

参考文献:

［1］焦永旗．广播电视信号传播中抗干扰技术研究［J］．科技创新导报，2011(21):2．

第2篇：光电传感技术范文

关键词 光电传感器；信息融合技术；实际应用研究

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0209-02

光电传感器因其灵敏轻便等优势而被广泛应用于自动化设备检测装置中。20世纪80年代，美国军事领域开始应用光电传感器信息融合技术；2013年3月15日，美国国防先期计划研究局（DARPA）公布了在阿灵顿召开的已进入第二阶段的MIST-LR项目会议，指出在未来的第三阶段，将开发出能够提升飞行器性能的原型系统传感器，极大发挥其在民用和军事两个方面的助推器作用。

1 应用必要

第一，光电传感器获取信息的过程实际是一个多对一的对应抽样过程，在将客观世界空间的信息传输至传感器这一过程中信息丢失的问题难以避免；第二，军事领域中光电传感器的数量庞大，急需处理的信息量也繁多冗杂，这些都会给人工处理带来一定困扰，而光电传感器信息融合技术的应用巧妙地解决了这一信息综合处理的难题；第三，应用环境决定了光电传感器性能发挥的好坏，但截至目前尚未有一个国家可以开发出适用于任何环境下且性能优于其他类型的光电传感器。

2 概念优点

光电传感器信息融合的过程正是为了完成目标分类、识别及跟踪等任务而进行信息自动分析综合处理的过程。军事领域中的目标识别及跟踪可以实现光电传感器目标属性中的监视功能，有利于精确定位与预估判决。我国航天技术的高速发展离不开当前最热门的技术之一——航天技术上光电传感器信息融合技术，它能够有效提高空间的分辨率和系统的可靠性，无疑成为我国GDP增长的“助推器”。

3 工作原理

光电传感器能够有效检测到光强度变化的情况并将光强度的变化转换为电信号的变化。通常情况下，光电传感器这种小型电子设备由三部分组成：发送器、接收器与检测电路。发送器负责向目标发射来源于发光二极管、激光二极管及红外射二极管等的光束，不间断发射出的光束经过像光圈、透镜这种光学元件后达到由光电二极管、光电三极管及光电池构成的接收器中，接收器接收到光束后会将其传输至能够过滤该信号是否有效并决定是否应用的检测电路。详细流程见下图所示。

需要强调的一点是发射板和光导纤维作为光电传感器结构元件的一种也独具特色。众所周知，三角形的结构最为稳定，因此由极细小的三角锥体反射材料组成的三角反射板是一种能保证光束可以准确无误地从反射板返回的发射装置，其结构极其稳固且具有极强的实用性。

4 应用领域

4.1研制抄表系统

为及时结算用户的电费，一般由电力部门派专门的抄表人员到有关用户处定期走家串户地查看、抄写设置在现场的电能表，通过人工读取、记录、计算和收费。这不仅浪费人力，而且还会因人工读取造成不必要的误差，给用户带来不必要的麻烦和损失，甚至会发生不法分子假冒抄表人员入室作案而影响社会治安。因此，无论是电力部门还是用户们均迫切要求改变当前的落后状态。随着微电子技术、传感器技术、计算机技术及现代通讯技术的发展，可以利用光电传感器来研制自动抄表系统。

电能表的铝盘受电涡流和磁场的作用下产生的转矩驱动而旋转，采用光电传感器则可将铝盘的转数转换成脉冲数。如在旋转的光亮的铝盘上局部涂黑，再配以反射式光电发射接收对管，则当铝盘旋转时在局部涂黑处便产生脉冲，并可将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数，并经光电耦合隔离电路，送至CPU的T0端口进行计数处理。采用光电耦合隔离器可以有效地防止干扰信号进入微机，再结合其它传输方式便可形成自动抄表系统。目前自动抄表系统没有大规模使用与当前的技术有莫大关系，这套技术还有很多需要改进之处，相信在未来几年随着技术的发展，自动抄表将在全国范围内实现。

4.2节能灯具设计

光敏传感器、红外传感器、颜色传感器已进入各种自控节能LED照明系统的设计方案之中，它们的自主控制、方便应用使得不少公共照明LED灯具和居家照明灯具实现智能化。光电传感器可以协助公共照明的LED灯具实现灯光的自动开启关闭，可以智能的感应人和车辆进出而自动开关灯光，可以智慧的控制LED灯光开启的时间和控制亮度，甚至按人类的意愿自动调整光线的色温，营造人类想要的光氛围。

4.2.1光敏传感器应用

光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED灯具的自动开关。对于远程的照明灯具，如街灯、庭院灯、草坪灯等都可经济而简单的实现节能自动控制。太阳能路灯本身是利用太阳光发电、储能的LED照明灯具，无需电网供电也就无需架设成本不菲的输电线路，因此使用光敏传感器可以实现极低成本、自动开启关闭的节能管理。

4.2.2红外传感器应用

红外热释电传感器（PIR）在LED照明中的应用已有近十年的历史。红外传感器的视角有限，需要搭配菲涅尔透镜才能扩大探测区，才能监视移动的热源（人或车）。菲涅尔透镜有两个作用：一是聚焦作用，将热释红外信号折射在PIR上；二是将探测区内分为若干个明区和暗区，使进入探测区的人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。

4.3航天技术应用

我国神舟十号发射成功后到与天宫一号的自动交会对接，2000多项航天技术成果移植国民经济成为经济发展“倍增器”，其中光电传感器技术发挥了重要作用。神舟十号和天宫一号对接机构十分复杂，由上百个传感器、上千轴承组合而成。对接任务要求严丝合缝且不能漏气。另外考虑到飞行器在太空环境中失重要经历高低温的变化，因此必须保证对接时不出现故障。手控交会对接时要有精确的传感器测量设备，不断测量两个飞行器之间的距离、相对速度和姿态等，稍有差池后果不堪设想。最后对接时，要求轴向误差≤18cm。这些对航天员的身心都是极大的挑战，要求他们具有极高的眼手协调性、操作精细性和过硬的心理素质等。在交会对接的过程中，航天员需要紧盯电视图像，根据实时传输的数据让两个航天器一点点逼近，根据仔细计算决定速度变化方案完成交会对接，其中传感器起到决定性作用，为实现航天梦奠定最强基础。

4.4工业自动化装置

光电传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，在工业上常用于非接触测量物位、距离和条码等信息，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。随着现代检测技术的发展出现了很多新型的光电传感器，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。相关应用行业的系列产品如下：

1）光电式烟雾报警器。没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传播，光电三极管没有接收信号，没有输出；有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出，发出报警。如今频遭吐槽的雾霾天气说明环境污染问题严重，而光电式烟雾报警器则可通过光在烟道里传输过程的变化检测到烟道中的烟尘浊度；2）点钞机的计数传感器。具有结构微型化、操作简便化、使用耐用型等特点的点钞机在我们的日常生活中应用频繁，其不光在金融机构中被大量使用，也逐渐成为一些大型企事业单位必备的办公用品，成就其的正是结构简单、响应速度快、精确度高的光电传感器。点钞机的技术传感器采用两组由一个红外发光二极管和一个接收红外光的光敏三极管组成的红外光电传感器，没有钞票时，接收管受光照导通而输出为0；有钞票时，接收管光通量不足而输出为1且产生一个脉冲信号，经检测电路输入至负责计数和显示的单片机。只有不断提升光电传感器的性能，才能满足商业经济和财务自动化日新月异变化而产生的高要求。

参考文献

[1]黄斌.基于多传感器信息融合的节能控制系统.测控技术，2013（4）.

[2]赵娟妮.多传感器数据融合技术及其在光伏电站监控系统中的应用.科技信息，2013（7）.

第3篇：光电传感技术范文

关键词：光电传感器；应用；发展；光电效应

引言

光电传感器的研究与应用是当前科技时代最为重要的一项技术，光电式传感器是基于光电效应，在受到可见光波的照射后，感应光波，然后将这种光波信号转换成电流信号传输出去。光电传感器在众多技术设备中都有应用，应用范围十分广泛，能够满足信息的传递、收发、存储、显示、记录和控制等多种需求。传感器通过不同的感应原理可以分为多种感应装置，光电传感器是感应传感器中的一种。光电传感器具有感应精度高、传输速度快、非接触等众多优点，因此光电传感器是感应传感器中应用最为广泛、应用最多的一种感应装置。

1 光电传感器概述

光电传感器又称为光传感器，光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，光电传感器的可测数据众多，而且组装结构也较为简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在众多设备中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把可见光波信号转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。新的光电器件不断涌现，尤其是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页光电感应器是通过可见光波照射到我提的表面，引起物体发生电性质变化，从而传输信号的，其实是自然界的一种能量转换，把光能量转换成电能量的转换过程，这类转换效应被统称为光电效应。

2 光电传感器的应用

光电传感器作为感应传感器中应用最为广泛的一种感应装置，因此被众多设备使用，光电传感器的应用主要有以下几种。

2.1 烟尘浊度监测仪

烟尘浊度检测仪是检测工业烟尘污染的重要工具，能够防止工业烟尘对于大气的污染。烟尘浊度检测仪能够针对烟尘源进行检测，自动显示和自动超标报警。工业烟尘排放通道每时段的光传输大小变化都不一样，因此，烟尘浊度检测仪就是通过这种光的传输变化来感知工业烟尘排放。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

2.2 条形码扫描笔

条形码扫描仪在超市或商场中应用最多，主要是通过扫描笔头在条形码上移动时，通过对条形码上黑白线条的颜色吸收来来传输信号，条形码上的黑白线条会对发光二极管呈现不同的发射光，二极管把这种发射光在发射到发光三极管中，发光三极管会产生电流，从而形成电流信号，在经过计算机识别来完成对信息的识别。

2.3 产品计数器

产品在传送带上运行时，不断地遮挡光源到光电传感器的光路，使光电脉冲电路产生一个个电脉冲信号。产品每遮光一次，光电传感器电路便产生一个脉冲信号，因此输出的脉冲数即代表产品的数目，该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来。

2.4 光电式烟雾报警器

没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传播，光电三极管没有接收信号，没有输出。有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出，发出报警。

2.5 测量转速

在电动机的旋转轴上涂上黑白两种颜色，转动时，反射光与不反射光交替出现，光电传感器相应地间断接收光的反射信号，并输出间断的电信号，再经放大器及整形电路放大整形输出方波信号，最后由电子数字显示器输出电机的转速。

3 光电传感器的发展

光电传感器在当前应用十分广泛，但其实它也经历了长时间的发展。美国一家咨询公司的报告显示，2007年全球的光电传感器市场值为500亿美元，到2001年它的价值达到了近610亿美元，这种发展的速度是十分迅速的。其中美国、中国、日本和加拿大是需求最多的地区，中国是光电传感器市场增长最快的地区。据统计，光电传感器在汽车上的应用增长速度最快，其次是远程控制设备。近几年来，光电传感的技术发展最为迅速，人们对其需求也越来越大，要求也越来越高。光电传感器已经由最初的笨重型，迟缓型向着小型化、智能化和系统化法相发展。在我国，由于国家的支持，政府的鼓励，光电传感器已经形成了自我研发，自我生产和自我应用为一体的统一流程，我们已经做到了自给自足，不需要再引进国外的光电传感技术，我们的光电传感器在世界也得到了基本认可，但是我们还需要不断努力，不断改进我国光电传感器的技术，完善光管传感器在设备中的应用，因为虽然我们能够自行研制光电传感器，但是不可否认我国的光电传感器还与国外的有一定差距，所以还需要不断进行改善，争取早日超越国外的先进光电传感器技术。

4 结束语

光电传感器作为一种新型的传感装置，在众多设备中都有应用。光电传感器具有检测距离长、对检测物体的限制少、响应时间短、分辨率高、可实现非接触的检测、可实现颜色判别、便于调整等众多优点，因此我们可以预见其在未来传感装置中有着良好的市场。因此我们必须加紧研究完善这种光电传感器技术，为我国的核心竞争力贡献自己的一份力量。

参考文献

[1]谢望.光电传感器技术的新发展及应用[D].天津工业大学机电学院，2013.

[2]陈照章，朱湘临.光电测速传感器及其信号调理电路[J].传感器技术，2012（8）：53-55.

[3]贾雯杰.光电式传感器在自动控制窗上的应用[J].科技传播，2011.

[4]邓建云.光电传感器在自动控制中的应用[J].电子世界，2012.

[5]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：电子科技大学出版社.

第4篇：光电传感技术范文

传感器技术是现代科技中极具发展潜力的一项应用，通过对当前新型传感器技术的应用现状分析，提出了传感器技术在未来发展中的难题和挑战，最后就传感器技术的发展趋势和应用前景进行了探讨。

【关键词】传感器技术 光电传感器 生物传感器 发展趋势

传感器技术水平在一定程度上反映了一个国家科技现代化的水平，传感器在实现自动化控制及测试控制中发挥着重要的作用。传感器技术在近些年来发展迅速，与计算机技术和通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。现代科技中，自动化与智能化已经成为新的发展方向，传感器作为自动测量与控制中的关键环节，在社会的生产生活中应用十分广泛，且具有巨大的发展空间。

1 新型传感器技术的应用现状

随着微电子技术、微机械加工技术、光电科学以及当代生物科学等高新技术的推动下，传感器已经从过去单一功能转变为功能多样、科技含量高的新型产品。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。

1.1 光电传感器技术

光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。随着光电科技的飞速发展，光电传感器已成为光电传感器已成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，并在传感器应用中占据着重要的地位，其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。光电传感器工作时，光电器件负责将光能（红外辐射、可见光及紫外辐射）信号转换为电学信号。光电器件不仅结构简单、经济性好，且具有响应快、可靠性强等优势，在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。此外，光电传感器除了对光学信号进行测量，还能够对引起光源变化的构件或其它被测量进行信息捕捉，再通过电路对转换的电学信号进行放大和输出。

1.2 生物传感器技术

生物传感器的原理主要由两大部分组成：生物功能物质的分子识别部分和转换部分前者的作用是识别被测物质，当生物传感器的敏感膜与被测物接触时，敏感膜上的某种生化活性物质就会从众多化合物中挑选适合于自己的分子并与之产生作用，使其具有选择识别的能力；转换部分，是由于细胞膜受体与外界发生了共价结合，通过细胞膜的通透性改变，诱发了一系列的电化学过程，而这种变换得以把生物功能物质的分子识别转换为电信号，形成了生物传感器。

2 传感器技术发展中面临的挑战

传感器技术是利用现代科技来获取所需要的信息和信息量，以此来代替人类的感觉器官。传感器技术的发展不断更新着人们的观念，也为社会生产和生活的进步提供了新的思路，然而，在传感器技术的发展中仍存在着一些问题亟待解决。

2.1 通信能力有限

当前无论是生产还是生活中应用的传感器大多是基于Zig-Bee协议，这些传感器的通信距离虽然在理论上支持无限扩展，然而在实践中受到周围环境的干扰，并不能完全达到标准的通信距离。因此，如何应对复杂的地形，多变的天气，以及无处不在的电磁干扰，保证网络通信的可靠性，仍是传感器面临的一大挑战。

2.2 电源能量有限

传感器在工作中通常靠干电池或可充电电池提供电源，而这种电源的能量十分有限，严重影响着传感器的民用化应用。因此，针对传感器电源的研究也正在被研究者们日益重视。主要包括两个方面，一方面是研究传感器在网络工作中的节能技术；另一方面是选择可长时间供电的新型能源。

2.3 计算能力有限

嵌入式处理器以及存储器满足了传感器微型化设计的需要，且具有信息和数据处理的能力，虽然它们有一定信息处理的能力，但是数据经过A/D转换后，只经过少许处理就输出出去，很容易产生大量的数据，而有些数据是不需要的。因此，尽可能地提高传感器的数据处理能力，并能够进行协作分布式信息处理是当前研究的另一难点。

2.4 传感器数量大、范围广难维护

在未来的传感器应用中，很多都不是依靠单一的个体工作，而是由许多传感器组成的系统，系统中的传感器不仅数量巨大，且其分布具有广泛性，传感器组成的网络系统维护难度就显得异常突出。管理数目庞大的传感器系统，需要可靠的软硬件网络，同时传感器网络必须具备可重构性及自调整性，这也是需要研究的另一重点。

3 传感器技术的发展趋势和应用前景

随着传感器技术在科学发展中的重要地位日益显现，对传感器的研究和应用也逐渐受到人们的普遍关注。当今传感器技术的研究与发展，特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展，已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要标志与动力。

3.1 利用新材料开发新型传感器

随着光导纤维、纳米材料、超导材料等材料科学的深入，智能材料的应用和发展正成为人们关注的热点。智能材料是指材料本身就具备传统传感器的功能，能够对外界及自身性能的变化进行识别和判断，进而通过一定功能的转换，最终采取相应的行动来调整以适应外界变化和避免自身性能受损。新材料这种敏感功能为新型传感器的出现提供了技术支持。

3.2 集成化多功能传感器的开发

集成化是指传感器同一功能的多元件并列，以及功能上的一体化。同一功能的多元化并列能够实现传感器参数的多维立体化，再通过软件的编译，对传感器中的多个单一参数进行集成，进而完成对多个点或面的集中监测。传感器功能上的一体化主要是改变传感器功能单一的缺陷，转而向着单传感器集成多种功能自一体，实现一个传感器能够同时监测多种信号变化，简化监测系统，提高工作效率。运用集成化多功能理论研制出的传感器可以应用到更广泛的领域，并发挥出更加强大的功能效用利用集成化多功能原理，现代传感技术已制成带温度补偿的集成压力传感器，频率输出型集成压力传感器，霍尔集成传感器，半导体集成色敏传感器，多维化集成气敏传感器等。

4 结束语

当前我国在传感器的研发已经具备一定的规模和应用实力，在今后的研发中应重点关注基础性产品，在攻克传感器制造工艺技术的前提下，对产品的可靠性进行深入化分析，实现传感器技术的研究与应用平衡发展。

参考文献

[1]焦长兵，金勇杰，傅历光.无线传感器网络及其军事应用[J].黑龙江科技信息，2007（23）.

[2]郝全义，王太宏.生物传感器及其在传染病检测中的应用[J].中国基础科学，2009（06）.

第5篇：光电传感技术范文

摘要：随着企业现代化生产规模的不断扩大，立体仓库己成为生产物流系统中的一个重要且不可缺少的环节，分拣输送机是其关键设备。因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行物料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，物料的自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问题，利用PLC技术设计了一种成本低，效率高的物料自动分拣装置，在物料分拣过程中取得了较好的控制效果。本文主要讲述PLC在物料分拣系统中的应用，利用可编程控制器（PLC），设计成本低、效率高的物料自动分拣装置。以PLC为主控制器，结合气动装置、传感技术、位置控制等技术，现场控制产品的自动分拣。

关键词：自动化立体仓库；分拣输送机；PLC

自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分， 它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。与厂级计算机管理信息系统联网，以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库，更是当今计算机集成制造系统，及制造系统必不可少的关键环节。随着物流大环境的逐步改善，科学技术日新月异的进步，特别是感测技术（激光扫描）、电子标签及计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我国发展空间巨大。

1.物料分拣系统的硬件选择

1.1 PLC的种类选择

根据分拣系统的需要配置出I/O对应功能，根据所选择的PLC型号，对本系统中PLC的输入输出端子进行分配。根据材料分拣系统的工作过程由可知，系统的控制有输入信号15个，均为开关量。输出信号有8个，其中一个控制电动机，两控制指示灯，剩下的控制气阀，也都是开关量。

1.2浮出式移栽台电机的选择（DT56M4/BMG）

步进电机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行，与旋转编码器连接在一起。步进电机选用的型号为DT56M4/BMG。三相异步电机是传动机构的主要部分，电动机转速的快慢由变频器来控制，其作用是带传送带从而输送物料。

1.3传感器的选择

1.3.1电感传感器

电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。它由LC 高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。本系统选用M18X1X40 电感传感器。

1.3.2电容传感器

电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近式开关。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。

1.3.3光电传感器

本系统选用系列小型放大器内藏型光电传感器。光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。

光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多。传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。

1.3.4光电开关

光电接近开关（简称光电开关Z2D-80P）通常在环境条件比较好，无粉尘污染的场合下使用。在本设计中，当工件进入传送带时，传送带上方的光电开关发出的光线遇到工件反射回自身的光敏元件，光电开关输出信号启动输送带运转。

1.4气动装置选用

1.4.1气动系统

气动系统是以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递，利用空气压缩机将电动或其他原动机输出的机械能转变为空气的压力能，然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压力能转变为机械能，从而完成直线或回转运动并对外做功。

1.4.2气动传动

气动传动简称气动，是指以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和驱动各种机械和设备，以实现生产过程机械化、自动化的一门技术。

1.5变频器

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通 过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其 所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能， 如过流、过压、过载保护等等。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。

2.分拣输送机自动控制系统的软件设计

2.1控制系统流程图设计

本课题是基于区分材料材质的不同而设计的材料分拣系统，主要是实现对铁质、铝质和不同颜色的材料的自动分拣，根据系统生产工艺的要求，分析各个设备的操作内容和操作顺序，可画出程序流程图，如图1所示：

用高速计数器计数步进电机转过的圈数，来确定物料到达传感器的距离，实现定位功能。

2.2 控制系统程序设计

根据所绘流程图，在STEP7-Micro/WIN40软件中编写梯形图程序。下面对所编写作简要的介绍：

（1）首先I2.0启动后，M0.1得电并自锁，为之后电动机得电做好准备，I2.1为停止按钮。当PLC处于RUN模式时，SM0.1通电一个周期，Q0.0复位清零，并调用子程序。

（2）高速脉冲指令，该程序先将控制脉冲指令的特殊功能寄存器进行初始化，然后当I0.0（下料传感器）检测到有料时，启动PLS（脉冲输出）指令；如果I0.0检测没有物料时，启动定时器T30，延时30秒自动停机。

（3）高速计数指令，首先进行高速计数指令的初始化操作，其中设定预置值为50，当计数至50时，调用中断程序。

（4）中断程序，汽缸动作时，回位限位开关关断，到达动作限位开关时，动作限位开关闭合。

3.总结

为了提高分拣作业的效率，降低人力劳动强度，本文基于PLC技术及MCGS组态软件设计了一种物料分拣系统，结合气动技术、传感器技术等可以实现对不同材质的物料进行分拣。上位机接受到下位机传输的信号通过MCGS组态软件对系统的工作、运行状态进行实时监控显示在用户界面中，并将采集到的数据进行报表显示，实现对整个系统运行的实时监控。该物料分拣系统一方面可以作为教学仪器，用于培养相关的专业技术人才；另一方面其能够连续、大批量的分拣货物，分拣误差率低且劳动强度与传统的人工分拣也大大降低，显著提高劳动生产率，对物流产业有借鉴意义。

参考文献：

[1] 辛征，冯占营，李明.基于PLC的立体仓库输送控制系统研究[J].山东科学，2013

[2] 周奇才，基于现代物流的自动化立体仓库系统及控制技术研究[J]成都：西南交通大学，2002

第6篇：光电传感技术范文

关键词：嵌入式;红外传感器;传输控制;编解码

中图分类号：TN92 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1504602

Embedded Infrared Information Detection and Wireless Transmission Control System Design

WANG Shuwei1,ZHANG Ming1,LI Runping2

(1.Air Denfence Command College,Zhengzhou,450052,China;2.Henan Government Office Administration of the State Council,Zhengzhou,450052,China)

Abstract：Embedded infrared information detection and wireless transmission control system,the passive infrared information collection is the signal source,coding radio transmission as the information channel,to the SCM system for the control of intelligent information to place and achieve detection and control separate from the scene of the design method.The aim is to use sensor technology,radio techniques,SCM application technology,electromechanical control technology integration,achieve universal,application field socialization can be developed.The system obtains the good social efficiency in remote text control,anti-theft alarm and smoke,dry hands device,automatic doors,automatic lights,control switches and other energy-saving,water-saving devices technology applications.

Keywords：embedded;infrared sensor;transmission control;codec

1 引 言

利用红外传感器采集信息,因其独有的优越性而得到广泛的重视,并在军事的红外制导、火控跟踪、警戒、目标侦察、武器热瞄准器、舰船导航、空降导航以及民用领域的工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通管理、医学热诊断技术等得到广泛的应用。

嵌入式红外信息检测与无线传输控制系统采用光电传感技术完成信息的采集,运用编、解码技术、射频发射与接收技术、单片机应用技术、机电控制技术等,实现了红外信息现场采集与远距离传输、报警、显示、控制的功能,该系统可广泛应用于信息测控领域。

2 系统硬件架构

嵌入式红外信息检测与无线传输控制系统,由信息采集与编码发射装置、信息接收与控制装置两大部分组成。信息采集与编码发射装置如图1和图2所示,该装置由红外传感器(SE303、PH302)、控制器件KW9328、编码模块PT2262、发射模块F05A等组成。完成红外信息的采集、编码与发射。

信息接收与控制装置如图3和图4所示。该装置由接收模块J05B、解码模块PT2272、AT89C2051单片机最小系统等组成。完成信息接收、解码与控制。

3 主要模块功能

SE303(近红外线约0.93 μm )为红外发射器,管压降约1.4 V,工作电流一般小于20 mA;PH302为红外接收传感器；控制器件KW9328完成数据转换与控制,KW9328采用CMOS工艺制造,将发送及接收电路集成在同一芯片上，内含振荡、分频、计数、施密特整形、两个单稳态及控制门等电路，功耗甚低,静态电流典型值仅2 μA,故无需另加电源开关；PT2262编码器能将数据和地址编译成代码的波形,最大有12位三状态(312)的地址,共有531 441种地址代码,功耗低、工作电压范围宽(3～15 V)；发射模块F05A采用声表面稳频,免调试,适合多发一收无线遥控及数据传输系统,当发射电压为3 V时,发射电流约2 mA,发射功率较小,12 V具有较好的发射效果,发射电流约5~8 mA,高电平脉冲宽度在0.08～1 ms时发射效果较好,F05A 天线长度可从0～250 mm选用,也可无天线发射；F05A用PT2262编码器加240 mm小拉杆天线在开阔区最大发射距离约250 m；接收模块J05B 采用超外差二次变频结构,所有的射频接收,混频,滤波,数据解调,放大整形全部在芯片内完成,接收功能高度集成化,具有与标准解码器及单片机的+5 V逻辑电平接口,天线通常取1/4λ；解码模块PT2272是与PT2262配对的解码器,也具有12位三状态(312)地址,共有531 441种地址代码,PT2262,PT2272都是CMOS电路,具有功耗低、工作电压范围宽(3～15 V)等特点；AT89C2051采用FLASH存贮器技术,是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含2 kB的可反复擦写的只读FLASH程序存储器和128 B的(RAM)。

4 信息传输与控制流程

红外信息采集就是传感器接受被探测物发出或反射的红外线,从而掌握被探测物所处位置的技术。光电传感器SE303加电发射红外光,当有外部事物影响时,PH302接受到红外光强发生变化,接收控制器件KW9328受理的信号强度与周期发生变化,在KW9328对信号进行处理过程中,当内部计数器在计数满100个时钟脉冲前信号消失时,说明是干扰信息,则无脉冲输出；反之信号仍然存在时,说明事件发生。

将有脉冲送入编码器PT2262中,控制编码器产生地址与状态信息编码信号,由F05A射频发射模块加载(0315M)放大转换后将信号发出。由J05B射频接收模块接收到报警信号后将其传给PT2272解码器解码,在单片机最小控制系统中的AT89C2051表单中进行地址码查询与状态码比较,判断信息的来源与归宿。控制解码后的数据由单片机最小控制系统进行状态识别,分控相通道,驱动LED显示灯进行示警,并自动控制继电器或光电耦合器接通设备电路,以激活、控制相应的被控对象。

5 结 语

嵌入式红外信息检测与无线传输控制系统采用传感技术完成信息采集、无线电技术实现信息传输、嵌入式技术完成信息的测控过程。若在信息采集与发射装置中采用不同的传感器,可广泛应用于温度、湿度、光照等控制场合,实现模块化应用，因而具有广阔的市场前景。

参 考 文 献

［1］黄继昌,徐巧鱼.传感器工作原理及应用实例［M］.北京:人民邮电出版社,1998.

［2］张明友,吕幼新.信号与系统分析［M］.成都：电子科技大学出版社,1999.

［3］丁跃华,陈艳峰,龙筝.红外遥控系统的一种设计方法\.现代电子技术,2007,30(7):50-52.

［4］李泽光.基于单片机的红外遥控器解码设计\.现代电子技术,2007,30(9):36-37,40.

作者简介 王书伟 男,1955年出生,辽宁海城人,学士学位,防空兵指挥学院防空导弹系导弹测控教研室副教授。主要从事导弹测控系统的研究与教学工作。

第7篇：光电传感技术范文

关键词： 智能变电站 光电互感器 性能比较 特点

中图分类号：V351.31文献标识码： A文章编号：

引言

在非常规互感器诞生之前，电力系统中使用的电流互感器和电压互感器都属于传统的电磁式互感器。由于电磁互感器具有结构简单、可靠性高、维护方便等优点，因此在电力系统中一直得到占据主导地位。但是，电磁式互感器也存在着一些缺点，限制了互感器更好的发展和更广的应用：由于采用了电磁互感技术，当出现大电流情况时，电流互感器在会出现铁芯饱和现象，从而导致继电保护不能正确动作；电磁互感技术的暂态传变特性差，由于存在时间差，继电保护不能迅速使发生动作，然而提高该特性需要投入过高的成本，性价比不高；电流互感器二次侧输出对负载有严格要求，当开关场到控制室的距离过远时，难以保证传变精度；电流互感器二次不能开路，否则会产生数千伏的高压，危及人身和设备的安全；电压互感器二次不能短路，否则也将危及设备的安全；为解决绝缘和传变特性，当电压等级越高，短路电流越大时，必然将增大体积，使设备变得更加笨重，安装运输不方便[25,26]。

1光电互感器概念

光电互感器是指利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压、电流测量的新型互感器，是光学电压互感器(OVT)、光学电流互感器(OCT)和组合式光学互感器的通称，包括有源和无源两种类型[27]。有源电子式互感器中，电流互感器主要以罗柯夫斯基(ROgowski)线圈为代表的互感器，电压互感器采用电阻或电容分压技术；无源电子式互感器中，电流互感器主要指基于法拉第效应光学测量原理的互感器，电压互感器采取普克尔效应和逆压电效应，又称为光电式电压/电流互感器(OVT/OCT)；由于其实现原理、构成、关键技术有较大的差异，因此，在一些应用特征上也体现了一定的差别[28]。

2光电互感器类型

光电互感器主要包括两大类型：有源光电互感器和无源光电互感器，其本质区别在于是否需要供电。其中无源光电互感器还分为无源型和全光纤型，两者区别在于传感头不同。

2.1有源光电互感器

有源光电互感器的线圈以罗柯夫斯基(ROgowski)线圈为主，其工作原理是高压侧利用激光向电子模块供电，该电子模块输出的电流信号经过A/D转换后变为数字信号，再经过LED电路转化为光信号，由光纤传递至低压侧转化为电信号向继电保护装置进行供电。由于该类型光电互感器的传感头需要激光进行供电，因此称为有源型光电互感器，这也是有源光电互感器和无源光电互感器的本质区别。有源光电互感器的优点在于结构简单，对环境因素的抗干扰能力强，能够长期稳定的工作，采样精度大大提高。但是缺点在于制造工艺复杂，成本较高，维修困难。

2.2无源光电互感器

传感头不需要进行供电的光电互感器称为无源型光电互感器，一般利用磁光晶体作为传感头。无源型光学电流互感器主要利用法拉第（Faraday ）磁光效应，传感头检测到被检测信号，并将信号通过光纤进行传输。无源型光学电压互感器的传感头则是主要利用普克尔（Pockels）电光效应。无源光电互感器不需要激光对传感头进行供电，因此高压测的结构比较简单，保证了长期安全使用，消除了磁饱和现象，同时可以利用同一个采集部分对三项电压、电流进行采集[28]。但是，不需要供电的传感头制造困难，成本高，对于高精度测量实现难度大，因此，无源光电互感器目前在工程中尚未得到广泛应用，需要进一步进行完善。

图 2-1 无源电流互感器系统图

图 2-2 光电流互感器结构图 2-3 光电压互感器结构

2.2.1全光纤型电流互感器

全光纤型电流互感器利用光纤作为传感头，这是和普通无源光电互感器的区别。由于传感头与传递信号的光纤合为一体，结构简单，因此制造比普通无源光电互感器小，实现的测量精度高，同时具备较高的可靠性。但是由于传感器为特殊的光纤，制造难度大，成本很高。

2.3性能比较

基于不同原理所制造的光电传感器在整体上都具备光电传感器相对于传统传感器的优势，但是它们的性能依然存在一定的差异性。

表2-1 无源和有源光学电流互感器性能比较

表2-1 无源和有源光学电流互感器性能比较续

表2-2 无源和有源光学电压互感器性能比较

由上述比较不难看出，有源型光电互感器结构简单，制造成本低，各项性能较优越，应用成熟，因此成为光电互感器中的主流选择。

3 光电互感器的特点

从20世纪90年代开始，世界多个国家的专家学者就致力于光电互感器的研究与实验，研究方向主要包括有源型、无源型和全光纤型光电互感器。随着研究的不断深入、经验的不断积累，光电互感器的发展取得了重大突破，技术越来越先进，效果越来越明显，光电互感器体积小、成本低、无磁饱和现象等优势得到了充分肯定。

3.1光电互感器与电磁式互感器相比，具有鲜明的特点：（1）光电互感器没有铁芯，因此不存在磁饱和和谐振，具有良好的暂态特性。（2）具有良好的频率响应特性，实现了高精度的测量，较电磁式互感器而言，测量范围更广，精度更高，响应更快。（3）具有良好的绝缘性，利用光纤代替了传统的耦合线圈，解决了互感器的绝缘问题。（4）安全性高，传统电流互感器二次不得开路、电压互感器二次侧不得短路，光电互感器利用光纤传递信号，有效了避免这些安全隐患；同时避免了由于电磁式互感器的绝缘介质—油所造成的安全隐患。（5）光电互感器结构简单，体积小，制造成本低，便于大规模推广。（6）无污染，损耗小。（7）抗干扰能力强。（8）具有很高的自我检测能力。（9）具有快速、准确的决策能力。（10）满足电力系统数字化、智能化和网络化的发展需要，与其它设备兼容性高，大力推动了智能变电站的发展。

3.2 由于传统电磁互感器使用铁芯、线圈通过电磁感应进行工作，存在磁饱和、磁滞等问题，使电磁互感器体积大、测量精度有限、绝缘性和安全性差等缺点，促使了光电互感器的研究和发展得到了快速发展。基于法拉第效应、罗氏线圈、普克尔效应、电阻/电容分压等技术所制造的多种有源、无源光电互感器应运而生，在理论研究和实习试用中不断总结经验、改进，光电互感器不断完善。新型光电互感器利用光纤传递信号代替了传统的铁芯，不仅具有传统电池互感器的功能，并且具有显著的优势：结构简单，体积不断减小，维修难度小，制造成本降低，具有更广的应用范围和更高的测量精度，具有很高的兼容性，充分满足了智能电网和智能变电站的要求，为智能变电站的发展奠定了良好的设备基础。

3.3 虽然光电互感器具有显著的优势，但是仍然有待进一步改进完善，在更多的试运行中总结经验，更加充分的发挥光电互感器的作用。尤其是无源型光电互感器，由于采用特殊的光纤作为传感头，对光纤的制造工艺提高了很高的要求，无源光电互感器的稳定运行更是亟需解决重要问题。如何克服无源光电互感器的问题，充分发挥其优势，更快得将无源光电互感器从实验室研究应用到实际电网中，促进智能的发展，是当前重点的研究方向。

第8篇：光电传感技术范文

【关键词】环境光传感器；智能终端；脉冲宽度调制

环境光传感器是一种能够检测到所在环境中的光信号并能够将其处理转化成对应的输出电压信号的传感器，感测周围光线的同时，它还能告知处理芯片自动调节显示器背光亮度，降低产品的功耗，使产品的智能化控制达到更高的水平[1]。采用环境光传感器可以最大限度地延长电池的工作时间，有助于显示器提供柔和的画面。本文在分析环境光传感器工作原理的基础上，着眼于提高检测灵敏度和抗干扰能力的同时，从而降低光传感器的功耗。提出一种基于Windows Phone系统设计方案，通过编写环境光传感器驱动采集外部光照强度调节背光亮度，以此来降低LCD和键盘背光灯的功耗，实现自适应控制屏幕亮度和延长智能终端电池使用时间。

1 环境光传感器分类及特点

环境光传感器（ALS）是一类特殊的光电传感器，可以将光的强弱变为大小变化的电信号。当有光照时光电二极管有较大电流，无光照时光电二极管没有电流或者仅有极微弱电流。光传感器主要分为光敏电阻、光电二极管和光电晶体管几种类型。光敏电阻中最常用的材料为多晶体或非晶体的硫化镉半导体，对波长为500nm附近的黄绿光的响应最为灵敏，和人眼的频率响应很相似。硫化镉的能带间隙较小、灵敏度高。实际产品中为调整对光的频率响应并改善某些性能，以硫化镉和硒化镉或碲化镉混合的光敏电阻较为常见。光电二极管（Photo Diode）是由电阻率相当高的n型本征硅晶片制造的平面结构，本征硅的上表面做重度P型掺杂（通常是掺硼）形成PN结。为了使光能穿过而到达本征层，这一掺杂的P型层必须很薄，P型金属电极层外面覆盖透光氧化硅或氮化硅绝缘保护膜。光电晶体管需要更大的偏置电流，但与电流相伴的噪声迫使传感器的灵敏度转向更高的勒克斯范围。光电晶体管的检测响应时间与光电二极管相似，并可以利用偏置电流进行调整。偏置电流也可以随探测到的信号水平进行变化。光电晶体管能够粗略地确定环境光线水平，如室内/室外、白天/夜间以及明亮光线/阴影等状态，因此需要外部电路对输出信号进行校准。

1.1 光传感器应用分析

选择光传感器需要考虑因素包括光谱响应/IR抑制、最大勒克斯数、光敏度以及功耗等。环境光传感器应该仅对400nm至700nm光谱的范围有感应；最大勒克斯数一般为1万勒克斯左右；根据光传感器的镜片类别，光线通过镜片后，光衰减可以在25%-50%之间。多数硅基ALS光谱响应灵敏度峰值一般为接近人眼的光谱灵敏度峰值550nm。使用不同的芯片架构和滤波器分层，不仅能变换峰值灵敏度，还能抑制红外辐射。为适合不同光照条件，硅基光电探测系统要使用不同电阻，以便在不同分辨率之间不停地切换。要求传感器在在非常亮的环境光条件下能提供优化的调光能力。步进调光ALS相对于传统硅基光电传感器的一个重大改进是根据连续调光来提供合适的输入[3]。一些传感器提供非常小的封装，但需要一个外部放大器或无源元件来获取所需的输出信号。选取具有更高集成度的光传感器省去外部元件（ADC、放大器、电阻器、电容器等），线性电压输出、数字输出能够直接与处理器进行接口，将能简化系统硬件设计，提高稳定性。

2 系统框架及硬件实现

2.1 Windows Phone及其体系架构

Windows Phone将采用与Windows 8相同的内核，仅需很少改动就能让应用在两个平台上运行，能给用户提供无缝的跨平台体验，实现多个屏幕的一致。Windows Phone支持多核心芯片组，双核甚至更多核处理器，硬件制造商可以为用户提供更丰富更多配置的WP8设备。在Windows Phone体系结构框架内，进行硬件系统设计综合考量成本、性能、外观等因素的前提下，追求终端系统可靠性。必须对硬件方案及各个模块进行深入了解，以便于编写程序和充分发挥硬件的性能。方案涉及到的硬件主要包括CPU模块、LCD模块、GPIO模块、ADC模块、环境光传感器模块。他们的硬件结构组成如图1所示。

主控芯片采用分布式存储器架构的32位处理器AT91SAM9260，外设和外部接口之间的多重数据同时传送，而无需耗费CPU的时钟周期。外部总线接口（EBI）的时钟频率为133MHz，片外存储器的高速数据传送提升了微处理器性能[5]。智能终端中的应用处理器AP（Application Process）负责控制环境光检测及运行应用程序等这些非通信类的工作，GPIO（General Purpose Input Output）是嵌入式微控制器的通用输入/输出端口，当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO能够提供额外的控制和监视功能。GPIO具有低至1μA的功率损耗，集成IIC从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作；加上内置多路高分辨率的PWM输出，可预先确定、缩短外部事件与中断之间的响应时间，控制匹配电流输出确保均匀的显示亮度。构成了传感器和处理器之间稳定的数据传输通道。系统可以通过PWM脉宽调制来调节背光亮度。背光调节是对其里面的LED（Light Emitting Diode）进行调节，采用数字或PWM的LED调光控制法以大于100Hz的开关工作频率，以脉宽调制的方法改变LED驱动电流的脉冲占空比来实现LED的调光控制，选用大于100HZ开关调光控制频率主要是为了避免人眼感觉到调光闪烁现象，在LED的PWM调光控制下，LED的发光亮度正比于PWM的脉冲占空比，采用PWM的LED调光控制的调光比范围可达3000：1。键盘背光灯为高亮发光二极管，可以通过电平高低控制暗灭状态，也可以通过PWM调节亮度。

2.2 环境光传感器MAX9635[6]

环境光传感器MAX9635应用组件包括光电二极管、电流放大器和无源低通滤波器。能够将所有这些器件集成到一个小型封装中对于便携式终端设备非常重要。MAX9635环境光传感器提供IIC数字输出，具有22位超宽动态范围。器件集成两个光电二极管和一个滤光器，可有效抑制紫外线和红外线，可很好地复现人眼的光学反应。先进的算法能够校准不同光源之间的光谱偏差，此外器件具有高动态范围优点，确保在所有环境光条件下实现高精度流明测量。光电二极管将光强转换为电流，然后通过低功耗电路处理为数字比特流。该比特流经数字处理并保存在输出寄存器内，可以通过IIC接口读取。片上可编程中断功能无需对器件进行连续的轮询数据查询，可以有效节省功耗。MAX9635具有较强的IR抑制，并且内部IR补偿机制能够把红外光的影响降至最小[6]。自适应增益电路可自动选择正确的流明范围优化测试。MAX9635芯片设计工作在1.7V至3.6V供电范围，满负荷工作时仅消耗0.65μA电流。通过分析发现具有一定的方向性，这在面板设计上需要加以考虑尽量安装到人体不易遮挡的地方。

3 软件设计及实现

3.1 软件设计功能要求

Windows Phone设备驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，操作系统只有通过这个接口程序控制硬件设备的工作，根据传感器的特性曲线和工作方式，通过相关模块控制传感器工作来要完成环境光检测驱动。在Windows Phone操作系统下，控制面板由三个部分组成：Ctlpnl.exe、Control.exe和.CPL文件。Ctlpnl.exe和Control.exe是由操作系统来控制控制面板的文件视图和体系结构的。而“.CPL”文件则是用来实现控制面板功能的应用程序。要创建自己的控制面板应用程序，必须创建一个具有由Control.exe体系结构建立的必要的回调函数的“.CPL”文件。分析CPL程序的工作机制，掌握如何与驱动通信获取控制信息，然后将控制信息传递给所需要控制的LCD驱动，最终控制LCD的显示亮度。实际设计应考虑一下设计指标和功能。

①当关机或黑屏后停止环境光检测，关闭传感器电源；

②当环境光足够时LCD屏根据环境光使用较高亮度；

③当环境光不够时点亮键盘灯，LCD屏根据环境光使用较低亮度；

④检测完成后立即关闭sensor电源。

通过对软件设计要求和设计详细指标的分析，软件系统大体可分为：环境光检测的驱动程序、Windows Phone控制板应用程序两大部分。底层驱动程序实现对件的直接控制实现其详细指标，上层应用程序实现界面的绘制和与用户交互。

3.2 底层驱动程序的实现

环境光传感器主要与GPIO118和ADC2相连接。环境光检测的驱动程序把GPIO与环境光传感器相连接的端口GPIO118配置为基本的GPIO模式作为环境光传感器电源的控制开关，对环境光传感器进行上电控制。完成与环境光传感器模拟输出连接，读取数模转换通道数据。根据所得数据辨别出当前环境光光照强度等级，完成对环境光传感器工作状态的控制和读取光照强度数据。

根据以上分析首先进行GPIO配置。在boot_gpio.h文件中定义所有GPIO初始化值，通过程序修改对其初始化。系统启动device.exe程序加载并完成管脚配置，完成将管脚GPIO118配置为环境光传感器的电源开关控制管脚。

4 结论

本文提出一种基于Windows Phone的嵌入式系统设计方案，通过编写环境光传感器驱动采集外部光照强度，根据采集到的数据控制PWM输出信号的频率和占空比来调节背光亮度，以此来降低LCD和键盘背光灯的功耗，达到终端延长待机的目的。随着传感技术的发展，出现了多传感器融合的趋势，譬如环境光和接近感应整合传感器，在文中方案基础上稍加改进，能够实现接近感应功能从而进一步完善智能终端的人性化设计。

【参考文献】

[1]Margery Conner.环境光传感器协助应用变得更智能、更环保[J].电子设计技术，2009（11）：42-44.

[2]赵天池.传感器和探测器的物理原理和应用[M].北京：科学出版社，2008：25-26.

[3]Andreas Vogler，Sonny Remigio.选择合适的环境光传感器来优化OLED性能[J].今日电子，2007（3）：70-72.

[4]Andy Wigley. Microsoft Mobile移动应用开发宝典[M].北京：清华大学出版社，2008.

第9篇：光电传感技术范文

关键词:压力传感器；自动控制系统；管道检测；称重

正文：

随着我国各省市经济技术开发区的不断建立，我国压力容器制造、检测等行业得到巨大的发展空间。压力容器的压力自动控制系统作为压力容器运行维护的重要安全措施，其控制系统的开发与制造、使用与维护对于使用者有着重要意义。利用压力传感器构造自动控制系统是压力容器系统发展的重要方向。随着自动控制技术的不断成熟，越来越多的领域都在积极应用自动控制技术以降低人工成本、提高效率。

1.压力传感器及其自动控制概述

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。其主要是通过感受到被测量的信息，并将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。压力传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，通过压力传感器测量信息后，传送至自动控制单片机或计算机，由计算机对预设信息进行对比后，做出实时的反应，以此完成自动控制的全过程。

2.关于压力传感器构造自动控制的分析

2.1利用压力传感器构造的管道压力自动控制系统分析

根据管道压力检测设定数据选择合适的压力检测传感器，通过传感器将信号转换为4-20MA信号给DCS，然后由DCS对检测到的信号与设定信号对比，输出一个4-20MA的模拟信号来控制现场的压力调节阀的阀位，从而达到通过传感器来控制阀开度的自动控制功能。利用这样的原理及控制系统可以对锅炉压力、输送管道压力等进行自动控制，从而减少人工监测的弊端。

2.2压力传感器在制药行业自动控制的应用

在制药行业中对于压力传感器构造的自动控制系统有很多，最为典型的是片剂自动数粒装瓶机。其是利用压力传感器对瓶中所装内容物进行实时监控，在装到设定重量后，由传感器将信号传到PLC控制模块，由模块将信号转到传动系统将瓶转入拧盖系统。在该系统中还常常将红外光感传感器共同使用，增加数粒准确性，保障产品质量。类此的自动控制系统在食品制造行业也有很多的应用。

2.3利用压力传感器构造饲料分装自动控制系统

在饲料行业中的分装系统是饲料制造企业质量控制的重要控制工序。利用物理压力传感器构造的自动分装系统实现了物料的快速、准确称量，实现了自动分装及配料、进料控制。其主要分为高速分装系统及自动称量装料系统构成。

高速定量分装系统由微机控制称重压力传感器的称重和比较，并输出控制信号，执行定值称量，控制外部给料系统的运转，实行自动称量和快速分装的任务。采用单片机和V/F电压频率变换器等电子器件，以及中央处理器，BCD拔码盘作为定值设定输入器，物料装在料斗里，其重量使称重压力传感器弹性体发生变形，输出与重量成正比的电信号，传感器输出信号经放大器放大后，输入V/F转换器进行A/D转换，转换成的频率信号直接送入微处理器中，其数字量由微机进行处理。微机一方面把物重的瞬时数字量送入显示电路，显示出瞬时物重，另一方面则进行称重比较，开启和关闭加料口、放料于箱中等一系列的称重定值控制。

自动称重和装料装置的实现是通过装料的箱子或袋子沿传送带运动，直到装有料的电子称下面，传送带停止运动，电磁线圈通电，电子称料斗翻转，使料全部倒入箱子或袋子中，当料倒完，传送带马达再次通电，将装满料的箱子或袋子移出，并保护传送带继续运行，直到下一次空袋或空箱切断光电传感器的光源，与此同时，电子称料箱复位，控制电子压力称的电磁线圈a通电，漏斗给电子秤自动加料，重量由微机控制，当电子秤中的料与给定值相等时，电磁线圈a断电，弹簧力使漏斗门关上。装料系统开始下一个装料的循环。当漏斗中的料和传送带上的箱子足够多时，这个过程可以持续不断地进行下去。必要时，操作人员可以随时停止传送带，通过拔码盘输入不同的给定值，然后再启动，即可改变箱或袋中的重量。 该系统选用不同的传感器，改变称重范围，则可以用到水泥、食糖、面粉加工等行业的自动包装中。

3.各类型压力传感器发展分析

随着压力传感器在各行业自动控制应用的不断加深，传统压力传感器技术已经不断满足现代科技的要求。为此，更多新型的压力传感技术正在不断的研制与开发中。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式、压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传、感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。新材料在压力传感器的应用为传感器自动控制技术带来更加广阔的发展空间，抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性，与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 /3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0℃～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40℃～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也有越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。蓝宝石压力传感器、压电压力传感器等新材料传感器的开发与应用为压力传感器自动控制系统的发展提供了广阔的发展空间。

结论：

随着压力传感器构造的自动控制系统在各行业应用的不断加深，自动控制系统开发与应用企业也面临着更高挑战。这就要求自动控制开发企业必须加大对相关人才培养与引进，通过人才战略提高自身的市场竞争力，提高对应用压力传感器自动控制系统客户的售后服务，加强压力传感器的检测以保障自动控制系统的精准性，为压力传感技术的应用发展打下坚实的基础。

参考文献