文档介绍：第卷第期红外技术.
年月.
红外应用
差分式红外高精度位移传感器的设计
马冲,程永进,陈阳,景锐平
中国地质大学机电学院,湖北武汉
摘要:通过测试红外光光通量的变化或红外光空间分布的情况来反映位移的变化是位移监测中常用的
方法。通过采用两片红外硅光管作为红外接收器件制作位移传感器,通过测量两片硅光管输出的差分
信号来测量位移。设计了恒流源电路,避免了因光源的不稳定所弓起的误差。最后对信号的噪声进行
了测试并对所设计传感器的定标
关键词:红外线;位移传感器;恒流源
中图分类号: 文献标识码: 文章编号: —.—

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引言差分红外传感器
通过光通量的变化和空间分布来测量微小位移. 红外位移传感器结构
的变化是一种简单而有效的方法。为了减小可见光的红外发射管的光线照射到挡光片上形成一个很
影响,光源多用激光和红外光,相比激光光源,普通小的光斑。光斑的形状与挡光片上挡光空的形状有
红外光源更易得到。红外传感器是光电传感器的一关。光斑投射到两个硅光二极管的表面上,挡光片与
种,由于本身所具有的精度高、稳定性好、结构简单待测物体相连,当物体发生位移时,带动挡光片移动,
等优点,在位移检测中被广泛应用,尤其是在高精度、使得投射到接收管上的光斑位置发生变化,这就导致
小量程的场合受到人们的青睐。照射到两个接收管上的光通量发生变化。由于红外硅
通常,红外测量位移的基本原理是,从红外发射光二极管是一种光敏器件,光通量的变化量与输出的
管发射出一定强度的红外光,到达红外接收二极管。电流变化成比例关系,而光通量的变化与位移的变化
红外接收二极管根据其受光面积的大小可以输出不量又成比例关系。这样,通过红外接收管的光电转换,
同强度的电流信号。因此,在红外发射管和硅光管之就将位移与电信号联系起来了。
间,用挡片改变照射在接收管的照射面积,就可以从同时,由图可以看出,当挡光片随摆体一起左
接收管得到强度不同的电信号。本文用片硅光管作右运动时,投射到接收管的光斑也发生左右运动。因
为红外接收管,通过测量两片硅光管输出的差分信号此,当一片接收光的照射面积减少时,输出电流减小。
来实现位移的测量。而另一片的受光面积增大,输出电流增大。从而得到
收稿日期:.—.
作者简介:马冲一,硕士研究生,主要研究方向为智能检测与智能控制。
基金项目:教育部长江三峡库区地质灾害研究中心开放基金项目项目编号
第卷第期红外技术、.
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电桥式的差分电信号。敏二极管满足此要求。其向外辐射的波长所占能量的
比值与红外发射管基本相同。此型号的红外接收管具
有较高的响应速度和很强的电流输出能力。
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图红外位移传感器结构不意图
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波长
透光孔采用方形孔, 由图可知,红外接收管的
光照总面积可以按照下式进行计算: 图红外发射管波长能量分布图
.
式中:为光斑的总长度;为光斑的宽度。
对于同一个红外接收管,两个引脚输出的电流大小相℃
等,方向相反: /。》
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故总的位移变化与电流的关系为: 一