一種高頻相對(duì)光電傳感器的標(biāo)定及應(yīng)用

　　光電傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)將半導(dǎo)體材料擴(kuò)散至硅膜片上，組成惠斯通電橋進(jìn)行壓力的測量，輸出電壓信號(hào)[3]。被廣泛應(yīng)用于汽車電子、醫(yī)療器械、高測量系統(tǒng)等領(lǐng)域，具有低成本、低噪聲、精度高、響應(yīng)快等一系列優(yōu)點(diǎn)。

　　在光電傳感器的應(yīng)用中，傳感器的偏移誤差和靈敏度誤差難以避免。標(biāo)定可以消除或者極大地減少這些誤差，對(duì)于傳感器的零點(diǎn)漂移，通常采用零點(diǎn)處測量平均法來補(bǔ)償偏移誤差[4]，而靈敏度的標(biāo)定在數(shù)學(xué)模型中通常采用單點(diǎn)標(biāo)定法進(jìn)行。在雙頻激光干涉儀測量系統(tǒng)的應(yīng)用中，需要相對(duì)壓力傳感器在穩(wěn)定的測量系統(tǒng)中保持較高的度?？梢圆捎枚帱c(diǎn)標(biāo)定法來得到理想的結(jié)果，這樣同時(shí)考慮了偏移誤差和靈敏度誤差。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)測量系統(tǒng)的精度需求，選擇合適的標(biāo)定方法。

　　針對(duì)高干涉儀測量系統(tǒng)的環(huán)境擾動(dòng)問題，提出了高頻的溫壓補(bǔ)償方案，即在雙頻激光干涉儀測量系統(tǒng)上增加高頻相對(duì)壓力傳感器?；谠摲桨刚{(diào)研選型了光電傳感器，可實(shí)現(xiàn)光路附近的相對(duì)壓力最高20kHz的高頻采集。SLP系列相對(duì)壓力傳感器屬于壓阻式壓力傳感器的一種，由于該相對(duì)壓力傳感器易受溫度影響產(chǎn)生零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移[5]，故需要在使用前進(jìn)行標(biāo)定。設(shè)計(jì)了一種高頻相對(duì)壓力傳感器的標(biāo)定方法，搭建了傳感器標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析?！　?/p>

　　光電傳感器其核心部件是硅膜片。硅膜片將其內(nèi)部分割為兩部分，一部分連接到被測壓力，另一部分和大氣相通。在硅膜片上集成4條電阻條相對(duì)于膜片中心對(duì)稱，其中有2條位于被測壓力應(yīng)力區(qū)，其余2條位于大氣相通應(yīng)力區(qū)，4條電阻條組成惠斯通電橋結(jié)構(gòu)。當(dāng)有外界壓力作用于硅膜片上時(shí)，橋臂上的電阻條的大小就會(huì)發(fā)生改變，電橋就會(huì)脫離平衡狀態(tài)，導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生變化

　　光電傳感器通過光敏材料接收物體對(duì)光線的遮擋狀態(tài), 并對(duì)該信息進(jìn)行智能分析和傳達(dá), 進(jìn)而檢測出特定物理空間內(nèi)是否存在物體?；诖嗽? 該方法能夠檢測出所有具備光線反射能力的材料物體, 且避免了物體與檢測設(shè)備的摩擦接觸, 不僅擴(kuò)展了檢測領(lǐng)域, 還保護(hù)了受檢測產(chǎn)品, 具有較高的工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用價(jià)值。

　　該開關(guān)主要有信號(hào)的發(fā)射端和接收端, 通過測定光信號(hào)在兩端的傳輸是否受阻來檢測兩端之間的空間是否存在遮擋物或反射物, 光信號(hào)的輸入需要使用轉(zhuǎn)換器, 將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào), 接收后, 在將相應(yīng)的控制指令轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。目前使用較多的是紅外線, 具有經(jīng)濟(jì)效益高、檢測方便的優(yōu)點(diǎn)。其原理圖如圖1所示。

　　光電傳感器漫反射式

　　這種開關(guān)的信號(hào)發(fā)射器與接收器是一體的, 當(dāng)物體通過檢測空間時(shí), 會(huì)在表面產(chǎn)生反射現(xiàn)象, 一般發(fā)生器的光線強(qiáng)度較大, 通過漫反射即可在接收端檢測到光信號(hào)。該開關(guān)主要運(yùn)用的是物體對(duì)光線的反射效果, 若無物體, 光線不會(huì)改變傳播方向, 因此一般運(yùn)用在反射強(qiáng)度較大的物體中, 要求物體表面較為光亮或反光率比較高。

　　2.2 鏡反射式

　　這種開關(guān)的信號(hào)發(fā)射器與接收器也是一體的, 當(dāng)物體通過檢測空間時(shí), 會(huì)阻攔光線的傳播。在發(fā)射端發(fā)射光線后, 經(jīng)過反射鏡反射回接收端, 若有物體遮擋, 就會(huì)阻斷反射過程, 接收器沒有接收到信號(hào), 即可判定為有物體經(jīng)過。該方法檢測的物體一般透光率較低, 能夠阻斷光線傳播。

　　光電傳感器的結(jié)構(gòu)較為分離, 而且兩端的光軸是相對(duì)的, 光線直接由發(fā)射器進(jìn)入接收器, 當(dāng)受檢測物體進(jìn)入到檢測空間時(shí), 就會(huì)阻攔光線的傳播, 對(duì)接受阻, 從而判定存在物體。這種開關(guān)的原理較為簡單、直接、有效, 在空間允許時(shí), 且物體為不透明的狀態(tài)下, 是檢查結(jié)果最準(zhǔn)確、使用領(lǐng)域泛的檢測方法。