浅析光电传感器技术在地铁中的应用

浅析光电传感器技术在地铁中的应用

谭文杰

崔日婷

510030）

（广州市地下铁道总公司，广东广州

[摘要]信息革命的两大重要支柱是信息的采集和处理，而信息采集的关键是传感器，传感器技术已成为现代信息技术的重要组成部分。而

恰恰在我们的工作当中很多的地铁站级设备都涉及到传感器的使用，尤其是光电传感器。因此本论文主要介绍光电传感器的工作原理、分类及各类别的适用场合，选择光电传感器应考虑的因素，以及一些有针对性的、相对较简单的、可行性较强的维护保养方法。[关键词]传感器；地铁；检测技术；光电开关1本论文的研究背景

随着广州地铁客流的不断攀升，设备的工作频率也不断提高，要使我们的设备能经受住客流考验，其中一个重要环节就是要确保我们设备中的传感器处于一个正常的状态。因为传感器如果出现异常情况，将有可能直接导致整台设备的故障或停用。通过对光电传感器的原理结构分析结合现场设备中传感器的使用情况，总结出多种方法来减少外界环境因素对传感器的使用产生的不良干扰，或者说如何保养维护好本专业设备中的传感器。

2光电传感器简单介绍2.1传感器的定义

最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会（IEC）的定义为：传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。

2.2光电传感器的构造

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器，通常由光源、

光学通路和光电元件三部分组成。光电开关（光电传感器）在一般情况下，有三部分构成：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光

二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

2.3光电传感器的工作原理

光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的，通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

2.4光电传感器的分类

光电传感器可用于检测多种非电量，按其输出量的性质可分为：第一类，模拟量光电传感器检测系统。第二类，开关量光电传感器检测系统。

按照工作方式可分为：第一类，漫反射式光电开关：集发射器和接收器于一体，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和颜色决定。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。这类光电开关其实广州地铁站内的自动售票机上就有安装，用于检测若有乘客靠近便从广告模式转为售票模式。第二类，镜反射式光电开关：亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。特征：辨别不透明的物体；借助反射镜部件，形成高的有效距离范围；不易受干扰，使用在野外或者有灰尘的环境中比较可靠。广州地铁车站内的自动售票机内的纸币机就有用到这种光电传感器，通过镜面反射的原理来测量投入纸币的长度、颜色等参数。第三类，对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测

物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。闸机通道传感器便是采用了这种光电开关，当乘客通过时，阻断了发射器发出的光线，于是光电开关产生开关信号。第四类，槽式光电开关：通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体，使用安全可靠。自动售票机内部的纸币模块、硬币模块以及单程票模块很多位置均采用了槽式光电开光。第五类，光纤式光电开关：主要对距离远的被检测物体进行检测。

3如何选择合适的光电传感器

光电传感器主要参数有：尺寸、传感模式、传感范围、安装方式、输出、工作模式、工作电压、连接方式、光源、封装材料。

我们可以采用以下两种方式来缩小范围：首要考虑的是被检测对象和传感器的工作环境。光学性质与物理距离将决定采用何种传感模式与哪种光源最合适。LED虽比较便宜，但由于它是一种散射度较高的光源，因此适合短距离使用。激光可聚焦在一个点上，因此能获得传播距离更远的光束。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。高温、高危、多尘、强磁场、潮湿等环境因素都需要考虑到其中。

4维护保养方法

针对当前现场设备中光电传感器的使用现状，总结出如下几种维护保养方法，用于减少各种因素对传感器产生的干扰。常用的方法有以下几种：1）周期性的清洁。根据设备经统计得出的大概的灰尘累积速度制定出针对每台设备的传感器做出一个周期性的维护计划。2）减震。一线设备不可避免的要和乘客直接接触，难免会产生一些机械振动或冲击，从而对测量结果产生干扰，甚至导致得不到正确的结果或无法测量。因此对于这些机械类的干扰应当采用减震的措施来解决，例如在适当的位置采用减震软垫、减震弹簧、隔板消震等措施。3）屏蔽与接地。静电屏蔽罩要使之有效，就得在屏蔽内信号源接地处与零信号基准电位相连接。4）保护传输。传感器的输出线及它与测试系统之间的连线最好是用双绞线。双绞线的波阻抗高，抗共模噪声能力强，能使各个小环节的电磁感应干扰相互抵消。另外，长距离传输一般采用差分信号方式，可提高抗干扰能力。5）滤波法。用电容和电感线圈或电容和电阻组成滤波器连接在测量电路输入端、放大器输入端或测量桥路与放大器之间，以防止干扰信号进入放大器，使干扰信号衰减。6）稳压技术。采用稳压电源对防止电网电压波动干扰仪器正常工作十分有效。7）软件补偿技术。外界因素（如关照度、温度、湿度、空气中灰尘含量等）的变化也会引起某些参数的变化，造成信号的偏差。利用相关软件根据外界因素的变化和误差曲线进行修正，去掉部分干扰。

[参考文献]

[1]广州地铁运营事业总部自动售检票系统培训教材,2009.

[2]一、

二号线自动售检票系统车站级设备检修修程,2008.[3]余瑞芬.传感器原理[M].北京:航空工业出版社,1995.

[4]李科杰.新编传感器技术手册[M].北京:国防工业出版社,2003.

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浅析光电传感器技术在地铁中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

谭文杰， 崔日婷

广州市地下铁道总公司,广东广州510030科技风

Technology Wind2012(11)

参考文献(4条)

1.广州地铁运营事业总部自动售检票系统培训教材 20092.一、二号线自动售检票系统车站级设备检修修 …… 此处隐藏：1374字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……