光電轉(zhuǎn)換技術(shù)范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在全人類都在面臨著氣候變化、空氣污染和資源緊缺的共同危機(jī)的今天，低碳型可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為了當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的主流。而因?yàn)榻ㄔ旎顒?dòng)在消耗資源的同時(shí)制造了大量的環(huán)境污染物，低碳景觀的發(fā)展問題需要更多的關(guān)注。新能源、新材料在景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究和實(shí)踐正是為實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)而提出的。本文以深圳棲游家園住宅小區(qū)設(shè)計(jì)為例，提出了應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)低碳景觀的思路。

關(guān)鍵詞：光電轉(zhuǎn)換技術(shù)；太陽能光電板；低碳景觀；新能源

Abstract: with the global climate change, the problem of environmental pollution has caused great concern in the international. Global warming, the world is thought to be due to the greenhouse gas carbon dioxide emissions caused by excessive. In order to make the trend of ecological environment deterioration has been further curb, develop clean, safe, sustainable development of renewable energy has been put on the agenda.

In all of humanity in the face of climate change, air pollution and resource shortage of common crisis today, low-carbon sustainable development has become the mainstream of contemporary social development. And because the construction activities in the consumption of resources at the same time to create a large number of pollutants in the environment, development of low-carbon landscape should be paid more attention to. Application research and practice of landscape design in the new energy, new material is put forward to realize this goal. This paper takes Shenzhen aquatic tour home residential design as an example, presents the application of photoelectric conversion technology to achieve low carbon landscape ideas.

Keywords: photoelectric conversion technology; solar panel; low carbon landscape; new energy

中圖分類號(hào): O472+.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

太陽能作為目前取之不盡用之不竭的能源，應(yīng)得到廣泛的推廣應(yīng)用。據(jù)了解，深圳的用電缺口在逐年增大，因地制宜開發(fā)和推廣應(yīng)用太陽能有利于緩解當(dāng)前能源緊缺狀況，符合我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略。深圳位于北回歸線以南，氣候炎熱，太陽輻射時(shí)間長(zhǎng)，有利于利用太陽能轉(zhuǎn)換裝置，一方面降低能源成本，另一方面可減少炎熱天氣下的地表溫度，增加庭院舒適感。

一、項(xiàng)目概況

棲游家園住宅小區(qū)位于深圳市南山區(qū)后海大道與花果山路交匯處，是一個(gè)崇尚人性化、生態(tài)環(huán)保的年輕時(shí)尚的生活社區(qū)。作為該項(xiàng)目的景觀設(shè)計(jì)師，我們?cè)谠擁?xiàng)目上運(yùn)用了光伏發(fā)電的光電平板技術(shù)，建造在二層公共平臺(tái)花園打造一組光電轉(zhuǎn)換景點(diǎn)，并在概念設(shè)計(jì)之初，建議在高層屋頂設(shè)置光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，以供樓梯間照明和園林景觀照明的公共用電需求，減輕了住戶的物業(yè)電費(fèi)上的公共分?jǐn)傎M(fèi)用，倡導(dǎo)新的低碳生活理念。

在收集各方資料后，我們對(duì)小區(qū)的光照環(huán)境及使用者的感受進(jìn)行了認(rèn)真的分析，通過日照模擬計(jì)算，得出日照時(shí)長(zhǎng)大于或等于7小時(shí)的區(qū)域，結(jié)合入口小廣場(chǎng)及噴水組合景墻，以景觀設(shè)計(jì)一體化的手法揉合到現(xiàn)有的景觀系統(tǒng)中，不僅可以使小區(qū)景觀美觀，更洋溢著一股綠色低碳的味道，同時(shí)可以發(fā)電，滿足夜間景觀照明需要，彰顯節(jié)能建筑要求，更可以讓住戶加深對(duì)光電綠色節(jié)能措施的了解，有利于青少年養(yǎng)成保護(hù)生態(tài)環(huán)境和節(jié)約能耗的思維習(xí)慣。

光電轉(zhuǎn)換裝置效果如下圖：

六個(gè)太陽能光電轉(zhuǎn)換景觀組，以一種序列排列方式設(shè)置在開揚(yáng)的二層入口平臺(tái)小廣場(chǎng)上，將太陽能量轉(zhuǎn)化為電能以直流電的形式儲(chǔ)存在蓄電池里，通過轉(zhuǎn)換為交流電，直接驅(qū)動(dòng)噴水景墻的水泵工作，通過相關(guān)設(shè)計(jì)將接線盒、旁路二極管、連接線等隱藏在太陽能光電轉(zhuǎn)換平板下方的基礎(chǔ)中，這樣既可防陽光直射和雨水侵蝕，又不會(huì)影響太陽能光電板的外觀效果，達(dá)到與景觀的完美結(jié)合。在陽光明媚的日子里，我們可以最直觀地看到能量是怎樣變成人見人愛的一種噴泉景觀。

我們用“生命之源”來述說這樣的一個(gè)故事：生命之初，是萬物依靠的太陽提供給生命能量，能量傳遞的結(jié)果，產(chǎn)生了生命，水循環(huán)使得生命得以生生不息地延續(xù)。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能原理

利用光能轉(zhuǎn)換電能的效應(yīng)原理，光伏電池組件在白天接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)換為直流電能輸出，再經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榭蔀橛秒娫O(shè)備供電的交流電力；轉(zhuǎn)換過程不產(chǎn)生輻射及其它環(huán)境污染。但目前太陽能光電板的生產(chǎn)過程中，單晶硅和多晶硅會(huì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境污染，目前科學(xué)家們正在研究更好的途徑，如何減少生產(chǎn)過程的污染。

以本項(xiàng)目小型的光電轉(zhuǎn)換裝置為例，六個(gè)太陽能光電轉(zhuǎn)換景觀組合計(jì)可安裝太陽能光電板面積約為60 平方米，按透光率30%計(jì)算，可安裝太陽能組件約5.1 千瓦。按照深圳地區(qū)日照輻射太陽能組件發(fā)電功率計(jì)算，5.1KW 每天可發(fā)電約18KWH，每年可發(fā)電約0.66 萬KWH。現(xiàn)在電價(jià)逐年在遞增，每度電暫按1.5 元計(jì)算，每年節(jié)約電費(fèi)1萬元；以太陽能電池壽命為25 年計(jì)算，約能節(jié)約電費(fèi)25 萬元，其中還未包括火力發(fā)電對(duì)環(huán)境污染的整治投入和煤炭等資源的費(fèi)用。

本項(xiàng)目單純按發(fā)電量來算，其經(jīng)濟(jì)值是較低的，與常規(guī)能源相比，初始投入費(fèi)用仍然比較高，這也是制約太陽能光伏應(yīng)用的主要因素。然而，我們也應(yīng)看到，治理常規(guī)能源所造成的污染是一項(xiàng)很大的“隱蔽”費(fèi)用，并且太陽能光伏發(fā)電雖一次性投資較大，但其運(yùn)行費(fèi)用很低。

太陽能光伏與建筑、景觀相結(jié)合是一個(gè)方興未艾的領(lǐng)域，有著巨大的市場(chǎng)潛力。它需要太陽能光伏設(shè)計(jì)制造者與建筑和景觀材料、設(shè)計(jì)、施工和電力部門密切合作，共同努力才能取得成功。

三、光伏發(fā)電電能的利用

住宅小區(qū)可采用的太陽能轉(zhuǎn)換電能的利用方式有以下3種：

1.將太陽能光電轉(zhuǎn)換裝置白天產(chǎn)生的電量，以直流電方式儲(chǔ)存在設(shè)備附近的蓄電池中，夜晚可將蓄電池的電用于附近的路燈照明。優(yōu)點(diǎn)是所發(fā)電量可直接用于小區(qū)用電，減少電線鋪設(shè)，缺點(diǎn)是路燈照明不穩(wěn)定，需考慮天氣的影響，并需同時(shí)結(jié)合市政用電補(bǔ)充。因此，我們可采用太陽能光電轉(zhuǎn)換的電量連接至照度要求不高的庭院草坪燈，即使受惡劣天氣影響無法正常發(fā)電，也不至于對(duì)園區(qū)生活造成太大的干擾。

2.將太陽能光電轉(zhuǎn)換裝置白天產(chǎn)生的電量，通過直流交流轉(zhuǎn)換器，直接并入小區(qū)的電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)“局域小并網(wǎng)”，減少白天小區(qū)中的用電量，節(jié)省開支。優(yōu)點(diǎn)：所產(chǎn)生的電量及時(shí)并入電網(wǎng)，減少損耗，不影響全區(qū)的用電效果；缺點(diǎn)：所需的設(shè)備較多，比較適合較大規(guī)模和面積的太陽能光電轉(zhuǎn)換板設(shè)備。

3.期待在不久的將來，可將所發(fā)電量直接并入市政電網(wǎng)，以抵消小區(qū)所消耗的電量。

四、關(guān)于光伏發(fā)電今后的思考

國(guó)外許多國(guó)家的光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)成熟，光伏發(fā)電已在國(guó)外已取得了許多成功的例子，美國(guó)和歐盟已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新能源時(shí)代，在積極創(chuàng)造一個(gè)未來的智能電網(wǎng)。

目前國(guó)內(nèi)的供電系統(tǒng)是單方向的供電，我國(guó)正在著手開展智能電網(wǎng)的研究與建設(shè)，并開展了可再生能源集中并網(wǎng)及儲(chǔ)能領(lǐng)域的相關(guān)研究，我們期待著國(guó)家的電網(wǎng)可適應(yīng)新能源發(fā)電的接入要求，實(shí)現(xiàn)各類電源及用戶的無憂接入并和用戶雙向互動(dòng)。屆時(shí)，市民可以采用自發(fā)電的形式，將通過太陽能光電轉(zhuǎn)換等可再生能源產(chǎn)生的用電并入市政電網(wǎng)，政府將節(jié)省的資源費(fèi)用返還市民，并采用錯(cuò)峰用電和錯(cuò)峰電價(jià)的措施，使得市民可在白天用電量少的時(shí)候利用太陽能發(fā)電，夜間用電高峰期采用自發(fā)的電量滿足自身需求。這樣可使得光電轉(zhuǎn)換技術(shù)得以在我國(guó)大面積地展開。

結(jié)語

棲游家園的景觀光伏發(fā)電項(xiàng)目雖然只是一個(gè)小小的舉措，但它將展現(xiàn)建設(shè)投資方對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，讓使用者培養(yǎng)起對(duì)環(huán)境保護(hù)和科學(xué)發(fā)展的認(rèn)知。在住宅小區(qū)建設(shè)太陽能光伏發(fā)電一體化系統(tǒng)不但響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排方針，更能為該地區(qū)市民更直觀地了解和認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)展與節(jié)能環(huán)保的重要性，為推動(dòng)我國(guó)新能源開發(fā)及全球環(huán)境的改善作出催化劑的作用。該項(xiàng)目的建成也有利于優(yōu)化園區(qū)的供電結(jié)構(gòu)，在打造節(jié)能建筑理念方面，具有極大的社會(huì)、環(huán)境等綜合效益。

希望本項(xiàng)目的建成能成為其他公共建筑與房產(chǎn)投資商的效仿對(duì)象，將具有較大的標(biāo)桿示范效應(yīng)。

光伏發(fā)電作為有效地節(jié)能措施，不單單在景觀方面可以起到良好的啟示作用，它在建筑設(shè)計(jì)的光電幕墻、光電屋頂上發(fā)揮著更加重要的作用。光伏發(fā)電在中國(guó)的大規(guī)模推廣應(yīng)用是可以預(yù)見的，除了有關(guān)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)及公司企業(yè)進(jìn)一步努力之外，很重要的一個(gè)方面，還需要政府有關(guān)機(jī)構(gòu)和部門對(duì)其重要性和迫切性進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)展其戰(zhàn)略規(guī)劃和發(fā)展計(jì)劃，進(jìn)一步制訂有效的扶持政策和措施，進(jìn)一步加強(qiáng)指導(dǎo)和引導(dǎo)，使光電轉(zhuǎn)換設(shè)備在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，大規(guī)模合理應(yīng)用，大規(guī)模健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

1.智能與綠色建筑文集.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

2.智能電網(wǎng)技術(shù)，劉振亞主編，國(guó)家電網(wǎng)報(bào)，2010年6月19日

篇2

不可以。光纖線不是網(wǎng)線，不能插入路由器中，只能插入光貓中。光貓將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過無線路由器連入互聯(lián)網(wǎng)。光貓，是泛指將光以太信號(hào)轉(zhuǎn)換成其它協(xié)議信號(hào)的收發(fā)設(shè)備，光貓也稱為單端口光端機(jī)，是針對(duì)特殊用戶環(huán)境而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。

光電轉(zhuǎn)換器與光貓的區(qū)別：光電轉(zhuǎn)換器與光貓的區(qū)別是光電收發(fā)器是用局域網(wǎng)中光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，僅僅是信號(hào)轉(zhuǎn)換，沒有接口協(xié)議的轉(zhuǎn)換。光貓用于廣域網(wǎng)中光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換和接口協(xié)議的轉(zhuǎn)換，協(xié)議轉(zhuǎn)換器主要有E1轉(zhuǎn)V.35和E1轉(zhuǎn)以太網(wǎng)兩種類型。

其實(shí)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，光電轉(zhuǎn)換器和光貓的概念越來越模糊，近期兩者基本可以統(tǒng)一為同一種設(shè)備了，光電轉(zhuǎn)換器也成為光貓的學(xué)名。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇3

[關(guān)鍵詞]硅光電池；單片機(jī)；照度；測(cè)量

中圖分類號(hào)：tp212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1009-914x（2014）20-0095-01

1 引言

硅光電池是一種自發(fā)電式的光電元件，在受到光照時(shí)能夠產(chǎn)生某一方向的電動(dòng)勢(shì)，在沒有電源的條件下，會(huì)有電流通過外電路。硅光電池在不同的光照度下，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和光電流是不同的，其線性范圍較寬，接近短路狀態(tài)時(shí)，可以作為電流源使用。

采用單片機(jī)作為主控制器，實(shí)現(xiàn)將硅光電池輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)處理，還原出照度值，直接顯示在顯示器上，或者對(duì)于密封環(huán)境采用rs-485通信方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠匡@示器顯示。

2 系統(tǒng)組成及電路設(shè)計(jì)

采用硅光電池檢測(cè)照度信號(hào)的系統(tǒng)組成如圖1。

單片機(jī)采用c8051f410型，它含有12位ad轉(zhuǎn)換器，基準(zhǔn)電壓選擇1.5v。裸片硅光電池的輸出信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理電路，接入單片機(jī)的a/d端口，通過a/d轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，包括線性化、溫度補(bǔ)償和工程轉(zhuǎn)換等處理，再經(jīng)過單片機(jī)的i/o接口把相應(yīng)的電壓數(shù)值顯示在lcm046液晶顯示模塊上，并通過uart接口與外部設(shè)備通信，比如pc機(jī)。

由于單片機(jī)的a/d端輸入信號(hào)是0～1.5v的電壓信號(hào)，硅光電池輸出的電流信號(hào)需轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，才能接至單片機(jī)，圖2（a）電路實(shí)現(xiàn)弱電流到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，u1接在單片機(jī)的a/d輸入端。lcm046是一種4位多功能通用型8段式的液晶顯示模塊，具有尺寸小，功耗低，顯示清晰的特點(diǎn)，單片機(jī)提供3個(gè)端口與lcm046連接，驅(qū)動(dòng)其正常顯示。rs-485接口用于測(cè)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳，它是異步、半雙工通信方式，rs-485轉(zhuǎn)換ic有4個(gè)引腳與單片機(jī)連接，如圖2（c），當(dāng)儀表用于測(cè)量密封環(huán)境中的照度時(shí)，啟用此通信電路可實(shí)時(shí)的將測(cè)量值傳輸?shù)酵獠窟M(jìn)行顯示或存儲(chǔ)。

3 程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序主要包括主程序和定時(shí)器中斷服務(wù)程序。主程序含有系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩部分。系統(tǒng)初始化主要是針對(duì)系統(tǒng)的將使用的功能進(jìn)行配置，包括系統(tǒng)時(shí)鐘、i/o端口、a/d轉(zhuǎn)換、定時(shí)器、uart端口的參數(shù)設(shè)定。系統(tǒng)時(shí)鐘選用24.5mhz的內(nèi)部振蕩器；使能端叉功能，使i/o端口具有特殊功能；設(shè)置p0.2 作為模擬量輸入端，a/d轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓為內(nèi)部1.5v；使能uart串口通信功能，采用8 位uart 方式，每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)共使用10 位：一個(gè)起始位、8 個(gè)數(shù)據(jù)位（lsb 在先）和一個(gè)停止位，數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bit/s。數(shù)據(jù)的采集和處理包括數(shù)字濾波、線性化處理和標(biāo)度變換，數(shù)字濾波采用平均值濾波，連續(xù)采集256次數(shù)據(jù)，取其總和的平均值，為了獲取此平均值與照度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1。當(dāng)采樣值落于表1中的某一區(qū)間時(shí)，對(duì)應(yīng)照度值在此區(qū)間按線性計(jì)算，如公式（1）所示，如rn≤r

定時(shí)器中斷服務(wù)程序主要用于顯示屏定時(shí)更新和串口數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，根據(jù)需要可設(shè)定更新或傳輸?shù)念l率，對(duì)于顯示屏更新一般是3次/秒；串口數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳頻率可高一些。

系統(tǒng)工作流程如圖3所示。

4 結(jié)論

硅光電池在一定范圍內(nèi)線性度較好，將它作為光感傳感器，以單片機(jī)作為控制器進(jìn)行照度的測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確度高，通過rs-485數(shù)據(jù)傳輸可以實(shí)時(shí)的顯示和存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，便于后期分析、處理，比如對(duì)某些生物、化學(xué)發(fā)光過程的強(qiáng)度進(jìn)行精確測(cè)量和記錄，可實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)物組分含量或功能的測(cè)定，對(duì)產(chǎn)品性能的測(cè)試和優(yōu)化起著指導(dǎo)性作用，在醫(yī)學(xué)、食品學(xué)、藥理學(xué)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 周朕，盧佃清，史林興. 硅光電池特性研究[j].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011年30卷11期，pp：36-39.

[2] 李杰，金俊揚(yáng).硅光電池伏安特性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析研究[j].企業(yè)導(dǎo)報(bào)， 2013年第2期，pp：219.

[3] 蘇黎明，劉愛華.自制簡(jiǎn)易數(shù)字照度計(jì)[j].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，pp：57-60.

[4] 徐進(jìn)，葉文通，祝永華.基于硅光電池的便攜式糖度測(cè)量?jī)x

的開發(fā)[j]. 電子技術(shù)與軟件工程，9月，pp：169-170.

[5] 魏宇星，張健男，劉平洋，楊胡江，王鑫.太陽能電池特性的自動(dòng)測(cè)量[j].物理與工程，2011年21卷6期pp：25-28.

[5] 鐘秋航，王曉萍，聞春敖，趙文義.基于單片機(jī)c8051f020的自動(dòng)測(cè)控led節(jié)能照明系統(tǒng)[j].電子設(shè)計(jì)工程，2011年19卷2期pp：122-125.

作者簡(jiǎn)介

馬棟萍，女，碩士，北京聯(lián)合大學(xué)教師，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能儀器儀表。

篇4

【關(guān)鍵詞】光電探測(cè)器 光電轉(zhuǎn)換 放大電路 PIN

1引言

隨著光纖通信的快速發(fā)展，光纖測(cè)試設(shè)備（光功率計(jì)，光時(shí)域反射儀，光纖故障診斷儀，光衰減器等）的需求也在逐漸增長(zhǎng)[1]。這些儀器設(shè)備是光纖通信系統(tǒng)在日常維護(hù)中是必不可少的。這些儀器設(shè)備內(nèi)部都需要用到光電探測(cè)器電路，光電探測(cè)器及其設(shè)計(jì)優(yōu)良的檢測(cè)電路對(duì)于測(cè)量?jī)x器性能來說尤為重要。

2光電探測(cè)器的應(yīng)用分析

光電感應(yīng)器件又稱光電探測(cè)器。光探測(cè)器就是把光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)。光探測(cè)器通過感受入射于其上的功率變化，并把這種光脈沖功率的變化轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)變化的電流信號(hào)[2]。目前常用的半導(dǎo)體光探測(cè)器主要有具有本征層的光電二極管（PIN）、雪崩光電二極管（APD）、光電晶體管等，其中前兩種應(yīng)用最為廣泛。其中PIN光電二極管是在P-N結(jié)光電二極管的基礎(chǔ)上，為了得到高速響應(yīng)，通過減小二極管的PN結(jié)電容，并在大量摻入雜質(zhì)的P型和N型硅片層之間插入高阻抗的本征半導(dǎo)體材料層，從而提高了靈敏度和響應(yīng)速度，其性能指標(biāo)均超過P-N結(jié)光電二極管，得到了廣泛使用；雪崩光電二極管APD，在同樣負(fù)載條件下，具有高靈敏度，雖然具有內(nèi)增益可大大降低對(duì)前置放大器的要求，但卻需要上百伏的工作電壓；另外，其性能與入射光功率有關(guān)，通常當(dāng)入射光功率在1nW至幾W時(shí)，倍增電流與入射光具有較好的線性關(guān)系，但當(dāng)入射光功率過大，倍增系數(shù)M反而會(huì)降低，從而引起光電流的畸變。測(cè)量表明，只有當(dāng)入射光功率小于10-5W時(shí)，光電流二次畸變才小于-60dB。并且，其特性隨環(huán)境溫度的變化而變化。因此，PIN光電二極管可作為光功率和光纖故障診斷儀的光電轉(zhuǎn)換器。

3光電探測(cè)器的選擇

目前在光通信上被廣泛采用光波長(zhǎng)為1310nm與1550nm，InGaAs型的PIN光電二極管更適合于此類波長(zhǎng)。以武漢昱升光器件有限公司的YSPD728-G6型號(hào)光電二極管為例。該二極管是具有波長(zhǎng)范圍800-1700nm ，F(xiàn)C/ST/SC三種適配器可更換，響應(yīng)度大于0.85A/W等特點(diǎn)的插拔式同軸探測(cè)器，具有響應(yīng)度高、暗電流小、線性度高、穩(wěn)定度高、FC/ST/SC三種適配器可更換等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)在設(shè)計(jì)光功率計(jì)及光纖故障檢測(cè)儀中帶來很大的方便。

4 光電探測(cè)器放大電路設(shè)計(jì)

通過對(duì)光電探測(cè)器電路設(shè)計(jì)的測(cè)試，其電路增益達(dá)到100倍以上，電路帶寬50MHz，探測(cè)器靈敏度高，能探測(cè)到微弱的光信號(hào)，如光時(shí)域反射儀需要探測(cè)的背向瑞利散射光信號(hào)，其性能參數(shù)基本達(dá)到光功率計(jì)及光時(shí)域反射儀等光纖測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)需求，具有一定應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張明德.光纖通信原理與系統(tǒng)[M].南京：東南大學(xué)出版社 2003.9.

[2]微弱激光功率計(jì)研究[D].河北工業(yè)大學(xué).2007

篇5

關(guān)鍵詞：光電池 光柵 脈沖計(jì)數(shù) 分辨率

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（b）-0132-02

在貼片機(jī)伺服控制系統(tǒng)中，常用長(zhǎng)光柵來測(cè)量直線位移，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，保證定位精度。光柵尺制造過程中，可運(yùn)用激光測(cè)長(zhǎng)技術(shù)制造出高精度的光柵尺，從而提高光柵測(cè)量的分辨率，但仍未必能夠滿足伺服控制系統(tǒng)所需的控制精度和定位要求。本文基于光電池的輸出特性的研究，提出了一種將光電池單體串聯(lián)或并聯(lián)成陣列結(jié)構(gòu)，形成光電池組，通過位移—— 脈沖細(xì)分轉(zhuǎn)換電路，提高光柵檢測(cè)裝置讀數(shù)分辨率，從而實(shí)現(xiàn)高精度的加工控制及定位的方法。

1 光電池的工作原理及其特性

1.1 光電池的工作原理

光照改變半導(dǎo)體PN結(jié)電場(chǎng)，從而引起PN結(jié)電勢(shì)的變化效應(yīng)，稱PN結(jié)光電效應(yīng)。光電池的核心部分是一個(gè)PN結(jié)，它是一種根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的直接把光能轉(zhuǎn)變成電能的光電器件。（圖1）

當(dāng)光照射到PN結(jié)上時(shí)，如果光子能量足夠大（光子能量大于硅的禁帶寬度），就將在PN結(jié)附近激發(fā)出大量的光生電子—空穴對(duì)。在PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下，N區(qū)的光生空穴被拉向P區(qū)，P區(qū)的光生電子被拉向N區(qū)；其結(jié)果在P區(qū)聚積正電荷，帶正電，為光電池的正極，在N區(qū)聚積負(fù)電荷，帶負(fù)電，為光電池的負(fù)極，即在P區(qū)和N區(qū)間形成一定伏特?cái)?shù)的電位差，稱為光生電動(dòng)勢(shì)。

1.2 光電池伏安特性

一個(gè)光電池單元可以等效于一個(gè)電流源（光生電流）和一個(gè)普通二極管的并聯(lián)。普通二極管包括擴(kuò)散電流（正向電流）、結(jié)電阻、結(jié)電容及串聯(lián)電阻。一般，很大且極小，忽略二者的影響，光電池的等效電路可簡(jiǎn)化為圖2所示。

2 光柵檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

光柵尺是利用光的透射現(xiàn)象制成的光電檢測(cè)元件，可將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖，由于檢測(cè)精度比較高，常用作位置檢測(cè)反饋元件。本文以增量式光柵尺在動(dòng)臂式貼片機(jī)X-Y平面運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為例，介紹光柵位移檢測(cè)的原理。光柵檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

光柵檢測(cè)裝置大致由六個(gè)部分組成，其中光源、透鏡、指示光柵、光電池和驅(qū)動(dòng)電路都安裝在同一支架（即貼片頭支架）上構(gòu)成光柵讀數(shù)頭，標(biāo)尺光柵則固定安裝在貼片機(jī)機(jī)架上，并且指示光柵與標(biāo)尺光柵尺面應(yīng)相互平行，保持適當(dāng)?shù)拈g隙。其工作原理為：當(dāng)貼片頭移動(dòng)時(shí)，裝載于貼片頭上的指示光柵相對(duì)標(biāo)尺光柵移動(dòng)，通過光柵讀數(shù)頭的光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送出與位移量相對(duì)應(yīng)的數(shù)字脈沖作為實(shí)際位移信息，反饋給運(yùn)動(dòng)控制器，形成閉環(huán)控制回路，從而實(shí)現(xiàn)高精度的定位。

3 位移——脈沖變換電路

雖然在光柵尺制造過程中，可利用激光測(cè)長(zhǎng)等技術(shù)來縮小柵距，制造出高精度的光柵，但仍未必能夠滿足系統(tǒng)的伺服控制要求。因而，希望通過電子細(xì)分電路來提高光柵檢測(cè)的分辨率。具體實(shí)現(xiàn)方式如在圖4所示，在與標(biāo)尺光柵刻線平行的方向上安裝有四塊光電池，分別標(biāo)記為P1～P4，它們彼此間隔四分之一個(gè)柵距。當(dāng)指示光柵與標(biāo)尺光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，四塊光電池接受近似正弦規(guī)律變化的光強(qiáng)，產(chǎn)生出四路頻率、幅值相同，但相位互差的電壓信號(hào)。將這些信號(hào)送至光柵讀頭中的細(xì)分變換電路，經(jīng)差動(dòng)放大后，形成兩路方波信號(hào)（A和B）。為了能夠在方波信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)獲得4個(gè)等間隔分布的脈沖信號(hào)，需要對(duì)方波A和B進(jìn)行處理。首先將方波A和B反相，得到方波C和D，再將這四路方波經(jīng)微分電路處理（在方波的上升沿或下降沿產(chǎn)生脈沖信號(hào)），然后再經(jīng)過邏輯組合電路便可得到滿足上述要求的脈沖信號(hào)。

為了辨別貼片頭的移動(dòng)方向（即正向或方向），可將4路方波（A、B、C、D）和4個(gè)脈沖（、、、）經(jīng)邏輯組合電路進(jìn)行方向判別。當(dāng)貼片頭帶動(dòng)指示光柵正向移動(dòng)時(shí)，通過與門G1～G4和或門Y1得到正向運(yùn)行脈沖（）輸出。同樣，當(dāng)其反向移動(dòng)時(shí)，通過與門G5～G8和或門Y2得到反向運(yùn)行脈沖（）輸出。這樣指示光柵與標(biāo)尺光柵每相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距W，經(jīng)細(xì)分轉(zhuǎn)換裝置便可發(fā)出四個(gè)脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖表示貼片頭移動(dòng)四分之一個(gè)柵距位移。這樣，采用如圖5所示的細(xì)分轉(zhuǎn)換電路，光柵檢測(cè)裝置的實(shí)際分辨率較柵距的分辨率提高了4倍。依次類推，采用多塊光電池串聯(lián)或并聯(lián)，并設(shè)置好合適的間隔，便可進(jìn)一步提高光柵檢測(cè)裝置的讀數(shù)分辨率。圖6為光柵檢測(cè)轉(zhuǎn)置的輸出脈沖波形圖，清晰地表示出了貼片頭帶動(dòng)指示光柵相對(duì)于標(biāo)尺光柵正反向移動(dòng)時(shí)細(xì)分轉(zhuǎn)換電路的輸出波形。

4 結(jié)語

根據(jù)光電池的輸出特性，可將光電池單體在與標(biāo)尺光柵刻線平行的方向上間隔合適的柵距，串聯(lián)或并聯(lián)成陣列結(jié)構(gòu)，形成光電池組，通過位移—— 脈沖細(xì)分轉(zhuǎn)換電路，可提高光柵檢測(cè)裝置的讀數(shù)分辨率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的加工控制及定位。這在數(shù)控機(jī)床、貼片機(jī)等精度要求很高的伺服系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾光宇，張志偉，張存林.光電檢測(cè)技術(shù)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 陳中儒.光電傳感器—— 光電池[J].科技資訊，2008（8）.

[3] 宋愛琴.硅光電池特性的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（2）.

篇6

關(guān)鍵詞：電子式電流互感器 高壓側(cè)電源 供能電路

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0138-01

在目前研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)一般是電子式電流互感器的設(shè)計(jì)方面，電子式電流互感器具有廣闊的發(fā)展前景.本文所設(shè)計(jì)的是一種新型的電子式電流互感器，它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，其絕緣結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，重量較輕，體積較小，靈敏度高，可靠性高，測(cè)量范圍相對(duì)較大大，頻帶較寬。

在高頻開關(guān)的電源中，不僅需要檢測(cè)出開關(guān)管和電感等元器件。還要用電流檢測(cè)方法對(duì)互感器、霍爾元件進(jìn)行檢測(cè)。電子式電流互感器有頻帶較寬、能耗較小、價(jià)格較便宜、信號(hào)還原性較好等許多的優(yōu)點(diǎn)。在雙端變換器中，電子式電流互感器的功率變壓器，原為流過的正負(fù)對(duì)稱雙極性電流脈沖，它沒有直流分量的影響，這然電流互感器可以很好的應(yīng)用。

1 常用供電方案的分析比較

1.1 激光供能

激光供電系統(tǒng)主要是采用其它光源或者是激光，在低電位側(cè)利用光纖把光能量傳到高電位的一側(cè)，再利用光電轉(zhuǎn)換器件把光能量轉(zhuǎn)換成電能量，經(jīng)過DC-DC再次變換以后提供穩(wěn)定的電源進(jìn)行輸出。

激光供能是一種新的供電方式，激光供能的優(yōu)點(diǎn)把能量以光形式通過光纖傳到高壓側(cè)，讓高壓和低壓電實(shí)現(xiàn)了完全隔離，不讓其再受電磁場(chǎng)干擾的影響，其穩(wěn)定可靠，并且安全。但激光供電也有設(shè)計(jì)難點(diǎn)，如下：第一，受激光輸出功率的大小限制，尤其是光電轉(zhuǎn)換效率影響，該方法提供的能量是非常有限的，制作成本也相對(duì)較高。第二，激光供電的輸出功率和發(fā)光波長(zhǎng)都會(huì)受到溫度的影響，一定要采取相應(yīng)的措施實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。

1.2 母線電流取能供電

在母線電流取能供電中為了平衡負(fù)載的電阻。供電的都是能量來自高壓母線的電流，電能的獲取是利用一個(gè)套在母線上磁感應(yīng)線圈來實(shí)現(xiàn)的，母線環(huán)的周圍有大量的磁場(chǎng)，并通過磁場(chǎng)來獲取所需的能量，再經(jīng)過處理，提供給高壓的電子線路。

此供能方式有結(jié)構(gòu)較緊湊、體積微小、使用可靠安全、絕緣封裝相對(duì)簡(jiǎn)單、供電可靠、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是這種功能方式的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是母線電流不是一個(gè)穩(wěn)定值，并且變化的范圍比較大，所以，磁感應(yīng)高電壓技術(shù)線圈必須要有兼顧最大、最小的兩種極限條件，后續(xù)處理的電路必須要有保護(hù)功能，來保障電壓的穩(wěn)定輸出。

1.3 電容電流的取能供電

電容電流的取能供電利用的是電容分壓器在高壓母線環(huán)的周圍，存在電場(chǎng)中取能供電，供電方式和母線電流供電有相同點(diǎn)。因?yàn)椋淮坞妷旱南鄬?duì)電流一般是比較穩(wěn)定的，所以，這種方案的電源輸出也是比較穩(wěn)定的，但是設(shè)計(jì)該方法與母線電流供電相比困難更大。第一，怎樣來保證取能電路與后續(xù)工作電路間的電氣隔離的問題，這就要求有嚴(yán)格的電磁兼容設(shè)計(jì)和過電壓防護(hù)；第二，這種方法的誤差來源更多，比如溫度及雜散電容等等多種因素都可能影響該方法的使用和安全性能；第三，在采用本方法時(shí)得到的功率是非常有限的，雖然可以通過改變電容的大小，來進(jìn)行調(diào)整功率輸出，可是過大電容也必將要帶來更多問題。

有上述三種供電方案可知，每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，從產(chǎn)品的可靠性、結(jié)構(gòu)安全、成本效益出發(fā)，用母線取能供電的方法是比較理想的，這個(gè)方案是母線取能與儲(chǔ)能電池供能相互結(jié)合供電方案。

2 無源電子式電流互感器的設(shè)計(jì)方案

無源電子式互感器和有源電子式互感器的一次電流檢測(cè)原理都是一樣的，都是采用原理進(jìn)行測(cè)量，但是在設(shè)計(jì)上也做了稍微的改進(jìn)，其改進(jìn)內(nèi)容如下所述。

2.1 線路設(shè)計(jì)

一般采用的是專門設(shè)計(jì)的傳輸模擬小信號(hào)屏蔽電纜的有電子回路的連接、傳感頭的連接這兩個(gè)方面。而這兩個(gè)方面的必須要進(jìn)行在安裝上要分離才可以，在傳輸精度上還可以保證在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)傳輸?shù)囊螅瑫r(shí)還要在電磁方面上要做到兼容的狀態(tài)才可行。

2.2 位置設(shè)計(jì)

原有的采集器供電可靠性相對(duì)較差，高壓供能元件特別復(fù)雜。在進(jìn)行了采集器的位置設(shè)計(jì)后，這使采集器在受干擾時(shí)錯(cuò)誤輸出的概率減小。把原來放在高壓側(cè)電子采集單元下放到互感器底座低壓二次側(cè)。讓電子回路運(yùn)行的環(huán)境得到了極大的優(yōu)化，電源的可靠性得到很好的保證，使工作環(huán)境相對(duì)優(yōu)化，EMC的運(yùn)行維護(hù)變得更加方便，更換檢修電子單元的時(shí)間更短，進(jìn)而提高了效率。

2.3 電路與元器件的設(shè)計(jì)

在電子回路本身提高了可靠性。采取像電子采集回路自檢測(cè)技術(shù)，電子采集回路自檢測(cè)技術(shù)包括心跳自檢、精度自檢等技術(shù)，還采用電子采集回路冗余互檢技術(shù)。另外，還采用了現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)、運(yùn)行維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等各方面都對(duì)電子互感器的可靠性產(chǎn)生了很大的影響的。

3 電子式電流互感器光電池的選擇

激光器供電發(fā)出的能量用光的形式來進(jìn)行傳送，可是要得到所需電能，還必須要用光電轉(zhuǎn)換器件來進(jìn)行，光電轉(zhuǎn)換器件也就是光電池。它能把入射光能轉(zhuǎn)換為電能。光電池的種類繁多，比如像硒光電池，硅光電池，砷化鎵光電池，氧化亞銅光電池等等。但在實(shí)際中最常用的是硅光電池，硅光電池的主要技術(shù)參數(shù)如下。

第一，實(shí)際的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)8%，在相同價(jià)位的光電池中轉(zhuǎn)換效率是最高的，所以，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化和商業(yè)化；第二，硅光電池的峰值波長(zhǎng)在700～ 900nm之間，正好激光器輸出波長(zhǎng)為808nm，正好在它的峰值波長(zhǎng)中間，這也就是說在激光器輸出的波長(zhǎng)下光電池基本工作是處于最佳轉(zhuǎn)換狀態(tài)的；第三，硅光電池的光照強(qiáng)度應(yīng)用于高壓設(shè)備測(cè)量，這往往要器件對(duì)周圍環(huán)境變化不敏感；第四，硅光電池的輸出電壓為4.9V，電流為45mA，峰值的功率是250mA；因此，它有很高寬廣光譜響應(yīng)、光照靈敏度和良好線性。第五，硅光電池是非常穩(wěn)定的，電子式電流互感器的硅光電池實(shí)際采光面積一般都是60mm×60mm。

4 電子式電流互感器電源的性能參數(shù)

電子式電流互感器電源由光電轉(zhuǎn)換模塊和激光輸出共同組成，激光輸出模塊是主要有電流驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電流為2.2A電流，可達(dá)到驅(qū)動(dòng)電流要求。光纖的出口處光功率是1.6W，在利用光電進(jìn)行轉(zhuǎn)換后的電功率可達(dá)125mW左右。

5 結(jié)語

在信息化時(shí)代的今天，必須要不斷提高電子式電流互感器的質(zhì)量和可靠性，電子式電流互感器在我們的生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，不管在任何地方它都有應(yīng)用，所以我們要不斷地對(duì)電子式電流互感器進(jìn)行深入的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 王繼元，等.GB1208-2006，電流互感器[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2] 高祖綿.互感器原理與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

篇7

關(guān)健詞： 光電二極管；光電傳感器；報(bào)警電路

隨著自動(dòng)化等新技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)的應(yīng)用已滲透到各個(gè)領(lǐng)域。從茫茫太空到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。因此，傳感器技術(shù)也就成為各大中職院校相關(guān)專業(yè)的一門核心課程。目前，中職學(xué)校的核心課程正趨于模塊化、項(xiàng)目化、“教、學(xué)、做”合一的方向發(fā)展，為此，筆者在傳感器教學(xué)中結(jié)合項(xiàng)目教學(xué)法，增加了設(shè)計(jì)型和應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，將光電二極管在煤氣熄火報(bào)警電路中的應(yīng)用大膽地融入到光電傳感器一體化教學(xué)中，以尋求最佳的教學(xué)效果。

1 光電傳感器與光電二極管

光電傳感器是基于光電效應(yīng)制成的傳感器，通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，其核心是光電元件。光電傳感器首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。常用的光電元件有光敏電阻、光電池、光電二極管、光電三極管、光電倍增管等。

原理講明，接下來則利用學(xué)生喜新奇、好動(dòng)手的特點(diǎn)，帶領(lǐng)學(xué)生制作煤氣熄火報(bào)警電路。

2 光電二極管在煤氣熄火報(bào)警實(shí)驗(yàn)電路中的應(yīng)用

現(xiàn)在許多家庭都使用了煤氣爐或液化氣爐，可是因使用不當(dāng)而造成的事故卻時(shí)有發(fā)生。譬如煤氣爐在燒水或做飯期間，往往因開水及稀飯外溢而使?fàn)t火熄滅，如無人發(fā)現(xiàn)，將因煤氣大量外逸而導(dǎo)致火災(zāi)，甚至爆炸。雖然某些高級(jí)煤氣爐有自動(dòng)熄火控制保護(hù)裝置，但價(jià)格高難以普及。那我們何不自己動(dòng)手制作一臺(tái)既簡(jiǎn)單又實(shí)用的煤氣熄火報(bào)警器呢？煤氣熄火報(bào)警器能夠有效監(jiān)視煤氣燃燒情況，在爐火意外熄滅時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出強(qiáng)烈的報(bào)警信號(hào)，提醒主人趕快關(guān)閉煤氣開關(guān)或重新點(diǎn)火，以免發(fā)生危險(xiǎn)。因此，在現(xiàn)有爐具上安裝煤氣意外熄火報(bào)警電路是十分必要的。學(xué)生聽了這樣的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，自然摩拳擦掌、躍躍欲試了。

2.2 元器件選擇

光電二極管可用2CU或2AU等系列光敏管，W可用WH7或WSW型微調(diào)電位器。其余元件可參照?qǐng)D中即可。安裝前要檢查元器件的好壞和極性，剔除并更換不符合要求的器件。

2.3 電路組裝

圖5所示是本線路的印制板，尺寸為30×50mm2。也可讓學(xué)生利用Protel軟件自行設(shè)計(jì)制作電路板。最后根據(jù)元器件的安裝工藝要求及原則，將各元件有序地安裝到印制板上，并提醒同學(xué)注意安全。

2.4 電路調(diào)試

1）接通電源，用導(dǎo)線將VT2的集電極和發(fā)射極短接，此時(shí)揚(yáng)聲器能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，說明音頻振蕩器正常。若不能正常發(fā)聲，而電路又焊接正確的話，應(yīng)檢查由VT3、VT4所組成的振蕩電路是否存在有錯(cuò)焊、虛焊、漏焊等現(xiàn)象。

2）在音頻振蕩器正常工作的基礎(chǔ)上，用打火機(jī)模擬爐火并距光電二極管30cm～50cm處點(diǎn)燃，此時(shí)調(diào)整電位器W使報(bào)警器不響；當(dāng)打火機(jī)熄滅時(shí)，揚(yáng)聲器應(yīng)能立即發(fā)聲，則說明電路正常。為了減小外來光對(duì)報(bào)警器的干擾，可在光電二極管的前方加一塊照相機(jī)鏡頭用的紅色濾光片。

報(bào)警電路安裝實(shí)驗(yàn)成功后，可將它裝在一個(gè)小盒子內(nèi)，制作成個(gè)人作品。可用于學(xué)校成品展示，也可家庭使用。在實(shí)際使用時(shí)，將光電二極管安裝在離火焰30cm～50cm處，并對(duì)準(zhǔn)爐火。當(dāng)不用爐火時(shí)，打開報(bào)警器的電源開關(guān)即可。

實(shí)驗(yàn)完成后，可向?qū)W生提出問題：煤氣熄火報(bào)警電路中的光電二極管是否可以用光電三極管或光敏電阻來替代，電路應(yīng)需如何改進(jìn)。這樣，由淺入深，循序漸進(jìn)，可發(fā)散學(xué)生思維，以增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和竟?fàn)幰庾R(shí)。

總之，為提高中職學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力，在傳感器應(yīng)用技術(shù)的課堂教學(xué)中，應(yīng)大膽創(chuàng)新，將各類傳感器的小應(yīng)用、小制作，如“用霍爾開關(guān)制作開門樂鈴”、“用光敏電阻制作有毒氣體報(bào)警器”、“用壓電傳感器制作防盜報(bào)警器”等內(nèi)容融入到教學(xué)中，并走產(chǎn)品項(xiàng)目和實(shí)境教學(xué)相結(jié)合之路，實(shí)現(xiàn)專業(yè)與工作崗位對(duì)接、實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)車間對(duì)接，讓學(xué)生在實(shí)操過程中研究現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題，體驗(yàn)真實(shí)的工作情境，執(zhí)行完整的作業(yè)流程，從而創(chuàng)建真實(shí)情境下的“教、學(xué)、做”合一。這樣才能使我們的教學(xué)和課程改革穩(wěn)步有序地向前發(fā)展，才能培養(yǎng)出符合市場(chǎng)需要的高素質(zhì)技能型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉緒軍，《職校電子技術(shù)》修訂本，家電維修雜志社，2010.3.

[2]顧波、張海平主編，檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用，北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[3]梁森、王侃夫、黃杭美編著，自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)（第2版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.8.

篇8

關(guān)鍵詞：光電傳感器，光電檢控技術(shù)，應(yīng)用

 

0.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和信息時(shí)代的到來，作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大支柱技術(shù)之一的傳感器技術(shù)，已然成為監(jiān)測(cè)和控制領(lǐng)域獲取物理信息的重要手段，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著極其重要的地位。比如，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，工廠的自動(dòng)流水生產(chǎn)線，全自動(dòng)加工設(shè)備，許多智能化的檢測(cè)儀器設(shè)備，都大量地采用了各種各樣的傳感器；在礦產(chǎn)資源、海洋開發(fā)、生命科學(xué)、生物工程等領(lǐng)域傳感器的應(yīng)用也是無處不在。可以說，沒有傳感器這個(gè)載體，任何先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)這樣那樣的功能是不可能的。

1.光電傳感器及測(cè)控技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1基本概念

光電傳感器是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，是一種將光信號(hào)（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。論文參考網(wǎng)。光電傳感器是在各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器，它一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。

按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。其中，模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系，主要包括有透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔)三大類型；脈沖(開關(guān))式光電傳感器中，光電元件接收的光信號(hào)是斷續(xù)變化的，因此光電元件處于開關(guān)工作狀態(tài)，它輸出的光電流通常只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的脈沖形式的信號(hào)，多用于光電計(jì)數(shù)和光電式轉(zhuǎn)速測(cè)量等場(chǎng)合。

光電檢測(cè)技術(shù)：是利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)各類檢測(cè)。它將被測(cè)量的量轉(zhuǎn)化成光通量，再轉(zhuǎn)化成電量，并綜合利用信息傳送和處理技術(shù)，完成在線和自動(dòng)測(cè)量。它具有高精度、高速度、遠(yuǎn)距離和大量程、非接觸式檢測(cè)、壽命長(zhǎng)、數(shù)字化和智能化的特點(diǎn)。

1.2光電傳感器工作原理

主要是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。它是由于物體吸收到光子能量后產(chǎn)生的電效應(yīng)，通常把光電效應(yīng)分為三類：

1.2.1外光電效應(yīng)

在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。

1.2.2內(nèi)光電效應(yīng)

在光線作用下能使物體電阻率改變的稱為內(nèi)光電效應(yīng)，又稱光電導(dǎo)效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光敏電阻、光敏晶體管等。

1.2.3半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)

在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的稱為半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電池。

1.3光電傳感器特點(diǎn)

1.3.1 檢測(cè)距離長(zhǎng)。

1.3.2 對(duì)檢測(cè)物體的限制少

由于以檢測(cè)物體的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以都可以對(duì)金屬、玻璃、塑料、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.3 響應(yīng)時(shí)間短

光本身為高速，并且傳感器的電路全都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間短。

1.3.4 分辨率高

能夠通過高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)上，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高分辨率，也可進(jìn)行微小物體檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。

1.3.5可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)

可以無須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)傳感器和檢測(cè)物體造成損傷，因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。

1.3.6可實(shí)現(xiàn)顏色辨別

通過檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率，根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這個(gè)特性，可對(duì)檢測(cè)物體進(jìn)行顏色的檢測(cè)。

1.3.7便于調(diào)整

在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。

2.光電傳感器的研究應(yīng)用

光電傳感器可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。論文參考網(wǎng)。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置中獲得廣泛應(yīng)用。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。本文就光電傳感器最常見的應(yīng)用實(shí)例來進(jìn)一步說明。

2.1 在煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀上的應(yīng)用

防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測(cè)的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。

2.2 光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用

光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。由于光電池工作時(shí)不需要外加電壓；光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置等。

2.3 CCD圖像傳感器（電荷耦合器件）的應(yīng)用

CCD傳感器應(yīng)用時(shí)是將不同光源與透鏡、鏡頭、光導(dǎo)纖維、濾光鏡及反射鏡等各種光學(xué)元件結(jié)合，應(yīng)用了光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的高新技術(shù)，作為一種非常有效的非接觸檢測(cè)方法，CCD被廣泛用于在線檢測(cè)尺寸、位移、速度、定位和自動(dòng)調(diào)焦等方面。

2.3.1 利用CCD測(cè)量幾何量，CCD誕生后，首先在工業(yè)檢測(cè)中制成測(cè)量長(zhǎng)度的光電傳感器，物體通過物鏡在CCD光敏元上造成影像，CCD輸出的脈沖表征測(cè)量工件的尺寸或缺陷。

2.3.2 用于傳真技術(shù)，文字、圖象識(shí)別。例如用CCD識(shí)別集成電路焊點(diǎn)圖案，代替光點(diǎn)穿孔機(jī)的作用。論文參考網(wǎng)。

2.3.3 自動(dòng)流水線裝置，機(jī)床、自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)監(jiān)視裝置、指紋機(jī)。

2.3.4 CCD固態(tài)圖像傳感器作為攝像機(jī)或像敏器件，取代攝像裝置的光學(xué)掃描系統(tǒng)（電子束掃描），與其它攝像器件相比，尺寸小、價(jià)廉、工作電壓低、功耗小，且不需要高壓。

2.3.5 M2A攝影膠囊（Mouthanus）,由發(fā)光二極管做光源，CCD做攝像機(jī)，每秒鐘兩次快門，信號(hào)發(fā)射到存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器取下后接入計(jì)算機(jī)將圖像進(jìn)行下載。

2.3.6 CCD是數(shù)碼相機(jī)的電子眼，它革新了攝影術(shù)，現(xiàn)在光可以被電子化地記錄下來，取代了膠片。這一數(shù)字形式極大地方便了對(duì)圖像的處理和發(fā)送，”諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)稱贊說，“無論是我們大海中深邃之地，還是宇宙中的遙遠(yuǎn)之處，它都能給我們帶來水晶般清晰的影像。”

2009年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布，將2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予華人科學(xué)家高錕以及兩名美國(guó)科學(xué)家韋拉德-博伊爾(Willard Boyle)和喬治-史密斯(George Smith)，以獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)诠饫w和半導(dǎo)體領(lǐng)域上的開創(chuàng)性研究。高錕的獲獎(jiǎng)理由為——“在光學(xué)通信領(lǐng)域光在光纖中傳輸方面所取得的開創(chuàng)性成就”。兩位美國(guó)科學(xué)家的獲獎(jiǎng)理由為——“發(fā)明了一種成像半導(dǎo)體電路，即CCD(電荷耦合器件)傳感器”。

3.結(jié)束語

光電傳感器及檢控技術(shù)兩者間的有效結(jié)合，提高了工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、軍用器械等等領(lǐng)域的生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。可以預(yù)見，隨著信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，光電傳感器、微/ 納米光電測(cè)控技術(shù)等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中將繼續(xù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 彭軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù).西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.

[2] 謝向花.光電傳感器檢測(cè)技術(shù)研究.中國(guó)科技信息,2005 年第7 期.

[3] 鐘麗云.光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用.激光雜志,2000年03期.

篇9

數(shù)字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站。全站采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、VQC等系統(tǒng)，均用同一網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)信息，各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。常規(guī)綜自站的一次設(shè)備采集模擬量，通過電纜將模擬信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)控保護(hù)裝置，裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)線上將數(shù)字量傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制通過電纜傳輸模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。數(shù)字化變電站一次設(shè)備采集信息后，就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳測(cè)控保護(hù)裝置，然后傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)控保護(hù)裝置對(duì)一次設(shè)備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。

隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高，對(duì)電壓、電流的測(cè)量要求也在不斷提高，而互感器作為連接高壓與低壓的一種電器設(shè)備也不斷地改進(jìn)和發(fā)展，其中對(duì)于衡量互感器先進(jìn)與否的一個(gè)重要指標(biāo)就是互感器的絕緣問題。對(duì)于傳統(tǒng)的電磁式互感器來說，由于絕緣成本隨著絕緣等級(jí)的升高成指數(shù)增長(zhǎng)，因此原有的空氣絕緣、油紙絕緣、氣體絕緣和串級(jí)絕緣已經(jīng)不能滿足超高壓設(shè)備的絕緣要求，同時(shí)傳統(tǒng)互感器存在磁飽和的問題，造成繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)，而且鐵磁諧振、易燃易爆及動(dòng)態(tài)范圍小等缺點(diǎn)一直是傳統(tǒng)互感器難以克服的困難。于是，各種針對(duì)高電壓、大電流信號(hào)的測(cè)量方法便應(yīng)運(yùn)而生，其中，基于光學(xué)和電子學(xué)原理的測(cè)量方法，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，成為相對(duì)比較成熟、最有發(fā)展前途的一種超高壓條件下的測(cè)量方法。

光電互感器指輸出為小電壓模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的電流電壓互感器。由于模擬輸出的光電互感器仍存在傳統(tǒng)互感器的一些固有缺點(diǎn)，現(xiàn)在發(fā)展的高電壓等級(jí)用光電互感器一般都用光纖輸出數(shù)字信號(hào)。光電互感器與傳統(tǒng)互感器外形相似，但體積小，重量輕，主要由傳感頭、絕緣支柱和光纜三部分組成。①傳感頭部件有羅科夫斯基線圈、采集器、A/D轉(zhuǎn)換器和光發(fā)生器LED。工作原理是由羅科夫斯基線圈從一次傳變信號(hào)，采集器采樣后，AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由LED轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纜送回主控室。羅科夫斯基線圈一般有保護(hù)、計(jì)量和測(cè)量、能量線圈，羅科夫斯基線圈形狀是空心螺線管，無鐵芯，填充非晶體材料，主要起支撐作用。②絕緣支柱采用硅橡膠絕緣子，內(nèi)部填充固態(tài)硅膠，起到支撐、絕緣和固定光纜作用。③光纜分為數(shù)據(jù)光纜和能量光纜，從傳感頭通過絕緣支柱內(nèi)部引下，送回主控室。④能量問題。傳感頭部件的電源是光電互感器的難點(diǎn)之一。傳感頭部件（采集器、A/D轉(zhuǎn)換器和光發(fā)生器LED）使用微功耗裝置，功率30毫瓦。

光電互感器可分為兩種型式。一種是用磁光效應(yīng)和電光效應(yīng)直接將電流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，一般稱無源式；另一種是用電磁感應(yīng)或分壓原理將電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰妷盒盘?hào)，再將小電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳輸給二次設(shè)備，一般稱有源式。無源式由于存在穩(wěn)定性和可生產(chǎn)性較差、電子回路復(fù)雜等問題，現(xiàn)在主要處在實(shí)驗(yàn)室階段，推廣運(yùn)用還有待時(shí)日。有源式的難點(diǎn)是提供高壓端需要的工作電源，但隨著激光供能和高壓取能技術(shù)的突破，已得到根本上的解決。光電互感器傳感頭部件的能量來源有兩種途徑。一是從一次取能，由能量線圈感應(yīng)出電流來提供能量；當(dāng)一次電流太小，不足以提供能量時(shí)，使用能量光纜，由戶內(nèi)激光發(fā)生器通過光纜上送能量。兩種方式可互為備用，自動(dòng)切換。

相對(duì)于傳統(tǒng)的電磁式互感器，光電互感器有明顯的優(yōu)點(diǎn)：（1）在高電壓、大電流的測(cè)量環(huán)境中，光纖或光介質(zhì)是良好的絕緣體，它可以滿足高壓工作環(huán)境下的絕緣要求；（2）沒有傳統(tǒng)電流互感器二次開路產(chǎn)生高壓的危險(xiǎn)，以及傳統(tǒng)充油電壓、電流互感器漏油、爆炸等危險(xiǎn)；（3）不會(huì)產(chǎn)生磁飽和及鐵磁共振現(xiàn)象，它尤其適用于高電壓、大電流環(huán)境下的故障診斷；（4）頻帶寬，可以從直流到幾百千赫，適用于繼電保護(hù)和諧波檢測(cè)；（5）動(dòng)態(tài)范圍大，能在大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)產(chǎn)生高線性度的響應(yīng)；（6）適應(yīng)了現(xiàn)在電力系統(tǒng)的數(shù)字化信號(hào)處理要求，它還可用于以保護(hù)、監(jiān)控和測(cè)量為目的高速遙感、遙測(cè)系統(tǒng)；（7）整套測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小；（8）各個(gè)功能模塊相對(duì)獨(dú)立，便于安裝和維護(hù)，適于網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量。

由于光電互感器的諸多優(yōu)點(diǎn)，光電互感器取代傳統(tǒng)互感器將只是一個(gè)時(shí)間問題。國(guó)際上，光電互感器已逐步成熟，正已越來越快的速度推廣運(yùn)用。其中ABB、西門子等公司生產(chǎn)的光電互感器已有十幾年的成功運(yùn)行業(yè)績(jī)。采用光電互感器的數(shù)字化變電站在歐洲也已經(jīng)投入運(yùn)行。我國(guó)光電互感器的研制和運(yùn)用相對(duì)比較落后，僅有為數(shù)不多的變電站使用了一些進(jìn)口的光電互感器。國(guó)內(nèi)有二十余家企業(yè)和高校涉足了光電互感器的開發(fā)，經(jīng)過多年的努力，已有若干套設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行。

我國(guó)在有源式光電互感器的研究已走在無源式的前面，有的產(chǎn)品已在多個(gè)變電站試運(yùn)行近一年的經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行情況良好，可滿足保護(hù)和計(jì)量的要求，并通過了部級(jí)鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。同時(shí)國(guó)內(nèi)的二次設(shè)備制造商開發(fā)了可與光電互感器直接接口的數(shù)字接口繼電保護(hù)裝置、數(shù)字接口電能表等二次設(shè)備，為光電互感器的實(shí)際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

光電互感器目前存在的問題對(duì)電能計(jì)量方面的影響：

（1）由于處在研究開發(fā)中，光電互感器性能仍不穩(wěn)定。對(duì)于電能計(jì)量來說，光電互感器的穩(wěn)定運(yùn)行是保障計(jì)量準(zhǔn)確的前提，尤其是一些在變電站計(jì)費(fèi)的電能表，更加不能忽視光電互感器的性能穩(wěn)定性。

（2）溫度對(duì)光電互感器的精度有較大的影響。電能計(jì)量是對(duì)精度要求較高的專業(yè)，其對(duì)精度的要求往往要高于其他專業(yè)。而絕大多數(shù)的光電互感器均是裝設(shè)在戶外，南方春秋兩季夜晚與白天溫差較大，不可避免的對(duì)電能計(jì)量帶來一定影響。

篇10

關(guān)鍵詞：光電傳感器 應(yīng)用 未來發(fā)展

一、光電傳感器

1.傳感器及光電傳感器

傳感器所指的是把感受化學(xué)量及物理量等信息，依照一定規(guī)律轉(zhuǎn)成易于測(cè)量及傳輸?shù)男盘?hào)裝置。光電傳感器主要是以光電元件為檢測(cè)及控制元件的傳感器，是由光電元件、光源、測(cè)量電路及光學(xué)通路四部分組成的。

2.光電傳感器的特點(diǎn)、工作原理及分類

光電傳感器的工作原理為：先將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)為光電信號(hào)變化，再經(jīng)過光電元件轉(zhuǎn)為電信號(hào)，它工作的基礎(chǔ)為光電信號(hào)，其工作原理如圖1所示。光電元件主要包括光電池、光敏電阻、光電耦合器件、光電倍增管、光電二極管、發(fā)光二級(jí)管（LED）及光電三極管等，依照光電元件的輸出量性質(zhì)來分類，可劃分為脈沖式及模擬式光電傳感器兩類，其中，模擬式的光電傳感器又能夠分為漫反射式、透射式及遮光式三類。

圖1光電傳感器的工作原理

二、光電傳感器應(yīng)用及應(yīng)用實(shí)例

1.光電傳感器應(yīng)用概述

光電傳感的種類是比較繁多的，應(yīng)用也是比較廣泛的，光電測(cè)量?jī)x器能夠測(cè)量光強(qiáng)度和物體溫度、位移、表面狀態(tài)及透光能力等物理量，其應(yīng)用有光電高溫計(jì)、光強(qiáng)照度計(jì)、光電濁度計(jì)及比色計(jì)、火災(zāi)預(yù)防光電報(bào)警器、自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置及儀器、紅外線照相儀、紅外線夜視儀及紅外線導(dǎo)航系統(tǒng)等，光電傳感器被廣泛應(yīng)用在民用工業(yè)及軍事工業(yè)等各領(lǐng)域中；其脈沖式光電傳感器的應(yīng)用有計(jì)算機(jī)光電輸入器、溫度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)速測(cè)量的光電測(cè)速儀等。

2.光電傳感器應(yīng)用及實(shí)例

（1）光電傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，轉(zhuǎn)速檢測(cè)應(yīng)用還是比較廣泛的，特別是電機(jī)控制領(lǐng)域，把光電傳感器應(yīng)用在轉(zhuǎn)速測(cè)量中，是把轉(zhuǎn)速變?yōu)楣馔康淖兓缓蠼?jīng)過光電元件變?yōu)殡娏吭湍軌虻玫睫D(zhuǎn)速原理了（如圖2所示）。先在被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝光電編碼器，是由光電檢測(cè)裝置及光柵盤所組成的，其編碼器會(huì)隨著軸轉(zhuǎn)動(dòng)，光線通過光電編碼器夾縫的時(shí)候，光電檢測(cè)裝置會(huì)發(fā)出一個(gè)電脈沖，編碼器夾縫數(shù)為一定時(shí)，光電元件就能夠輸出和轉(zhuǎn)速成正比電脈沖數(shù)，從而可算出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

圖2轉(zhuǎn)速測(cè)量的工作原理

（2）電影發(fā)聲系統(tǒng)中的應(yīng)用

在放映電影的時(shí)候，會(huì)應(yīng)用到光電轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)聲音的重放。當(dāng)拍攝電影的時(shí)候，其配音原理為：將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，并用明暗不同條紋記錄到膠片邊緣聲帶上，當(dāng)電影放映的時(shí)候，光源發(fā)出光經(jīng)過移動(dòng)聲帶后，就會(huì)產(chǎn)生變化，且被光電管接收，然后光電管再把強(qiáng)弱變化光轉(zhuǎn)為相應(yīng)的強(qiáng)弱變化電流，通過放大之后，就能夠通過揚(yáng)聲器發(fā)出聲音了。其系統(tǒng)應(yīng)用如圖3所示。

圖3光電傳感器在電影發(fā)生系統(tǒng)的原理

（3）光電傳感器在煙塵濁度檢測(cè)系統(tǒng)上的應(yīng)用

煙道中的煙塵濁度可以通過光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)煙道中的濁度增加后，其光源發(fā)出光被煙塵顆粒吸收及折射就會(huì)增加，這樣到達(dá)光檢測(cè)器光會(huì)減少，通過光檢測(cè)器信號(hào)強(qiáng)弱就能夠反映煙道濁度變化。如圖4所示，其具體過程為：光源經(jīng)過煙道被檢測(cè)器接收，隨著濁度變化轉(zhuǎn)為相應(yīng)的電信號(hào)，然后運(yùn)算放大器就會(huì)接收信號(hào)，如果運(yùn)算放大器所輸出濁度信號(hào)在規(guī)定值范圍外時(shí)，其多射振蕩器就會(huì)工作，并通過揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)的信號(hào)。

圖4煙塵濁度檢測(cè)系統(tǒng)光電傳感器應(yīng)用

（4）溫度測(cè)量中的應(yīng)用

溫度測(cè)量在工業(yè)應(yīng)用中也是很廣泛的，運(yùn)用光電傳感器感溫特性實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量，在應(yīng)用的時(shí)候，把感溫頭放在被測(cè)溫的環(huán)境中，那么傳感器的輸出端和儀器儀表的輸入端通過輻射后，被光電轉(zhuǎn)換器所接受，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。其中，感溫管是通過特殊處理的材質(zhì)管及高剛玉管所制成的，信號(hào)傳輸?shù)膶?dǎo)線是雙芯屏蔽的銅電纜，把傳感器的輸出端依照正負(fù)端和儀表信號(hào)的輸入端進(jìn)行連接，并且把接地端和地線連接起來，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)溫度測(cè)量了。

三、光電傳感器的未來發(fā)展

隨著光電傳感器的廣泛應(yīng)用及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光電傳感器將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，其未來發(fā)展可以通過以下幾方面來概述，一是傳感器仍向著智能化、小型化、系統(tǒng)化、集成化及多功能化等方向發(fā)展，傳感器主要技術(shù)性能會(huì)進(jìn)一步得到改善與提高，主要是運(yùn)用平均技術(shù)、差動(dòng)技術(shù)、穩(wěn)定性處理、補(bǔ)償修正技術(shù)及隔離、屏蔽和干擾抑制等，以促進(jìn)傳感器技術(shù)的發(fā)展；二是新工藝、新材料及新型傳感器的發(fā)展，像維系加工技術(shù)的應(yīng)用，多晶體、非晶體、復(fù)合材料及原子材料的應(yīng)用，以及新原理和仿生傳感器的應(yīng)用等；三是光電傳感器的和其他學(xué)科整合交叉，并實(shí)現(xiàn)傳感器的無線網(wǎng)絡(luò)化。在光電傳感器研究、開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用一體化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步向著微小化、智能化、系統(tǒng)化及多功能化發(fā)展，并使我國(guó)光電傳感器技術(shù)領(lǐng)先世界先進(jìn)水平。

參考文獻(xiàn)：