日期：2022-12-30
紅外發(fā)射管在我們的日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。它們?cè)谖覀兊募抑?、車?nèi)和工作場(chǎng)所隨處可見。隨著傳感技術(shù)的改進(jìn)，定位設(shè)備不斷變得更小、更好、更便宜，為比以往更多的應(yīng)用開辟了道路。顧名思義，紅外發(fā)射管提供位置反饋。它們能夠通過確定目標(biāo)的存在或不存在或通過檢測(cè)其運(yùn)動(dòng)、速度、方向或距離來執(zhí)行精確的運(yùn)動(dòng)控制、編碼和計(jì)數(shù)功能。紅外發(fā)射管檢測(cè)目標(biāo)物體、人、物質(zhì)或磁場(chǎng)或電場(chǎng)的干擾，并將該物理參數(shù)轉(zhuǎn)換為電輸出以指示目標(biāo)的位置。
紅外發(fā)射管一、檢測(cè)光點(diǎn)位置
紅外發(fā)射管是一種基于橫向光電效應(yīng)的光電器件。對(duì)入射光點(diǎn)位置比較敏感感光面。當(dāng)光束打到光柵上時(shí)，光電位置傳感器會(huì)檢測(cè)光點(diǎn)的位置，并輸出相應(yīng)的位置信號(hào)。紅外發(fā)射管具有光電二極管陣列的定位性能;精密安裝后可獲得良好的精度，具有電路配置簡(jiǎn)單、分辨率高、響應(yīng)速度快、靈敏度高等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。但與電阻式位置傳感器類似，光電式位置傳感器抗震性差，易受環(huán)境干擾，不能在極端溫度條件下工作，對(duì)異物敏感，失效前無征兆。
紅外發(fā)射管二、電壓信號(hào)
術(shù)語位置傳感器用于測(cè)量參考點(diǎn)與目標(biāo)當(dāng)前位置之間的距離的發(fā)射管，而位移傳感器則用于測(cè)量目標(biāo)當(dāng)前位置與先前記錄位置之間的距離.電阻式線性和角度位置傳感器被廣泛使用并且相對(duì)便宜。這些也稱為線性和旋轉(zhuǎn)電位器。在整個(gè)軌道上提供直流電壓，在電阻軌道上滑動(dòng)的觸點(diǎn)與軌道一端之間的電壓信號(hào)與電位器電阻軌道兩端之間滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置有關(guān)(圖2.16)。因此，電位計(jì)提供模擬線性或角度位置傳感器。
紅外發(fā)射管三、重疊方式
位置發(fā)射管依賴于電容、電阻、電感或磁阻的變化。電容器的電容取決于兩個(gè)極板之間的距離或兩個(gè)極板的重疊方式。電位式位移傳感器使用電阻相對(duì)較高的電線和與電線電接觸的滑動(dòng)器。當(dāng)物體沿著導(dǎo)線移動(dòng)時(shí)，電路的電阻會(huì)發(fā)生變化。通過測(cè)量電阻，可以知道物體沿導(dǎo)線的位置?？勺冸姼惺峭ㄟ^使用形狀為鐵磁芯的被空心線圈包圍的桿。當(dāng)鐵芯進(jìn)入線圈時(shí)，線圈的電感發(fā)生變化。對(duì)于磁阻傳感器，兩個(gè)或多個(gè)線圈之間的磁通量耦合因鐵磁芯而異。
紅外發(fā)射管四、熱性能
通常，光學(xué)材料被放置在溫度變化的環(huán)境中。此外，IR 應(yīng)用的一個(gè)普遍問題是它們往往會(huì)產(chǎn)生大量熱量。應(yīng)評(píng)估材料的折射率梯度和熱膨脹系數(shù) (CTE)，以確保滿足用戶所需的性能。CTE 是材料在溫度變化時(shí)膨脹或收縮的速率。例如，鍺具有非常高的折射率梯度，如果在熱不穩(wěn)定環(huán)境中使用，可能會(huì)降低光學(xué)性能。
紅外發(fā)射管五、傳輸
不同的應(yīng)用在紅外光譜的不同區(qū)域運(yùn)行。某些 IR 基材根據(jù)手頭的波長(zhǎng)表現(xiàn)更好(圖 4)。例如，如果系統(tǒng)打算在 MWIR 中運(yùn)行，則鍺是比在 NIR 中運(yùn)行良好的藍(lán)寶石更好的選擇。折射率——紅外材料在折射率方面的變化遠(yuǎn)大于可見光材料，允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)有更多變化。與在整個(gè)可見光譜范圍內(nèi)工作良好的可見光材料(如 N-BK7)不同，IR 材料通常僅限于 IR 光譜內(nèi)的一個(gè)小波段，尤其是在應(yīng)用了抗反射涂層時(shí)。
紅外發(fā)射管六、光學(xué)系統(tǒng)
紅外發(fā)射管在過去四十年或更長(zhǎng)時(shí)間里得到了發(fā)展。基于長(zhǎng)期存在的攝影測(cè)量原理，光學(xué)位置傳感器使用多個(gè)相機(jī)來確定一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的位置。該技術(shù)最初應(yīng)用于地形測(cè)繪測(cè)量、建筑和工程，后來在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用于人體步態(tài)研究和用于精確定量測(cè)量的放射立體分析 (RSA)X 射線內(nèi)。
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