1666年,艾薩克·牛頓通過三棱鏡發(fā)現(xiàn)太陽光的白光是由各種顏色光組成的,即紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。
可見光是人眼可感知的部分光,波長在350-770納米之間。在使用光電傳感器的時候,我們可以看出傳感器的光源有很多種。
紅色的、白色的、綠色的、藍(lán)色的、彩色的...
其中,最常見的是紅色光源,你知道這是為什么嗎?
光電傳感器作為現(xiàn)代工業(yè)、自動化及檢測領(lǐng)域的關(guān)鍵元件,廣泛應(yīng)用于光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析,以及零件直徑、表面粗糙度、位移、振動、速度等多種非電量的檢測中。在眾多光源中,紅光因其獨特的物理特性和實際應(yīng)用優(yōu)勢,成為光電傳感器中的常用光源。
本期內(nèi)容,作為精密光電專家的小明將從物理特性、技術(shù)成本、應(yīng)用需求、市場環(huán)境等多個維度,深入探討光電傳感器為何多以紅光為主。
紅色光源的物理特性
波長與損耗
紅光在可見光譜中位于長波端,波長較長,一般在620-750納米之間。這一特性使得紅光在多種介質(zhì)(如空氣、光纖)中的傳輸損耗相對較小。相比藍(lán)綠光等短波長光,紅光在傳輸過程中能夠更好地保持其光強,減少因介質(zhì)吸收或散射而造成的能量損失。這種低損耗特性使得紅光成為光電傳感器中遠(yuǎn)距離傳輸和檢測的優(yōu)選光源。
穿透力
可見光譜有個規(guī)律:波長越長,穿透越深。較長的波長賦予了紅光較強的穿透力。在一些特定環(huán)境中,如存在煙霧、塵埃等遮擋物的場合,紅光能夠更有效地穿透這些介質(zhì),達(dá)到檢測目標(biāo)。這種穿透力強的特點使得紅光傳感器在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)自動化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
紅光LED在非接觸測量技術(shù)中的優(yōu)勢
高效率和可靠性:四元系A(chǔ)lGaInP材料制成的紅光LED具有高亮度和高效率的特點。這種材料的內(nèi)量子效率和取光效率的提高,使得紅光LED在非接觸測量中能夠提供更穩(wěn)定和準(zhǔn)確的光源,這對于精確的測量尤為重要。
可調(diào)性:固態(tài)光源(包括紅光LED)可以調(diào)整其光譜功率分布、空間分布、色溫等特性。這種可調(diào)性使得紅光LED可以根據(jù)不同的測量需求進(jìn)行定制,從而優(yōu)化測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和適用性。
環(huán)境適應(yīng)性強:紅光LED的這些“智能”特性,如能夠根據(jù)特定環(huán)境和要求進(jìn)行調(diào)整,使其在各種非接觸測量應(yīng)用中都能表現(xiàn)出色。例如,在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中或是在需要精確控制光照條件的科學(xué)研究中,紅光LED的這些特性可以大大增強測量的可靠性和準(zhǔn)確性。
穩(wěn)定性佳:使用紅光LED作為光源的光學(xué)探測器在長時間點燃后仍能保持較低的輻射通量變化標(biāo)準(zhǔn)偏差,這表明紅光LED具有良好的穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性對于非接觸測量技術(shù)來說是非常重要的,因為它確保了測量數(shù)據(jù)的一致性和重復(fù)性。
技術(shù)成本與制造優(yōu)勢
1、制造成本相對較低
以硅傳感器為例,制作感應(yīng)藍(lán)綠光和紅光傳感器的硬件成本和技術(shù)難度相近。然而,由于紅光在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢(如損耗小、穿透力強),使得紅光傳感器在市場上更受歡迎,從而促進(jìn)了紅光傳感器技術(shù)的成熟和成本的降低。此外,紅光光源的制造成本相對較低,這也是其被廣泛應(yīng)用的原因之一。
2、兼容性佳
紅光傳感器與現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)和設(shè)備的兼容性較好。在升級或替換現(xiàn)有系統(tǒng)時,紅光傳感器能夠無縫接入,無需對系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造。這種良好的兼容性降低了技術(shù)應(yīng)用的門檻和成本,進(jìn)一步推動了紅光傳感器的普及。
應(yīng)用需求與場景適應(yīng)性
1、可見性與對準(zhǔn)方便性
紅光的光點可見,光斑大,這使得在傳感器的安裝和調(diào)試過程中,光斑容易對準(zhǔn),操作簡便。對于需要精確對準(zhǔn)的應(yīng)用場景(如光電位置偏移檢測、光電高度檢測等),紅光的這一特性顯得尤為重要。同時,紅光的可見性也便于現(xiàn)場操作人員快速識別傳感器的工作狀態(tài),提高了工作效率和安全性。
2、多樣化應(yīng)用場景
紅光傳感器在多種應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色。例如,在工業(yè)自動化領(lǐng)域,紅光傳感器可用于檢測生產(chǎn)線上的物體位置、速度等參數(shù);在安防監(jiān)控領(lǐng)域,紅光傳感器可用于門禁系統(tǒng)、周界防范等場合;在醫(yī)療檢測領(lǐng)域,紅光傳感器可用于血氧飽和度檢測等。這些多樣化的應(yīng)用場景證明了紅光傳感器在不同領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用價值。
明治傳感(AKUSENSE),作為精密光電傳感領(lǐng)域的佼佼者,憑借深厚的行業(yè)積淀和持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新,構(gòu)建了豐富的光電產(chǎn)品陣容。這些產(chǎn)品以其獨特的特色和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,在工業(yè)自動化、科研探索、安全防護(hù)等多個方面發(fā)揮著重要作用。最后,就讓小明來帶大家看看這些“紅光小精靈”在自動化設(shè)備上的工作職責(zé)吧:
1、位置與距離測量
利用紅色光源(或紅外線)的光電傳感器還可以進(jìn)行位置與距離的測量。通過測量光線從發(fā)射到接收的時間差或光線的角度變化,可以計算出物體與傳感器之間的距離。這種技術(shù)在機器人導(dǎo)航、自動化生產(chǎn)線、物流追蹤等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。
2、光電開關(guān)與計數(shù)
紅色光源光電傳感器常被用作光電開關(guān),用于檢測物體的存在或通過。當(dāng)光線被物體遮擋時,傳感器會發(fā)出信號,從而控制設(shè)備的啟動、停止或計數(shù)。這種技術(shù)在自動門、生產(chǎn)線計數(shù)、包裝機械等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
3、高精度糾偏控制
精密激光糾偏傳感器:如明治傳感的ETD-0612系列,采用激光對射測量原理,精度可達(dá)1μm,適用于光伏EVA膜裁切機等高精度設(shè)備中的糾偏控制。
市場競爭與技術(shù)發(fā)展
1、市場競爭
隨著光電傳感器市場的不斷擴大和競爭的加劇,紅光傳感器憑借其成本優(yōu)勢、技術(shù)成熟度和廣泛應(yīng)用場景等優(yōu)勢,在市場上占據(jù)了重要地位。各大傳感器廠商紛紛加大研發(fā)投入,推出更高性能、更低成本的紅光傳感器產(chǎn)品,以滿足市場需求。
明治傳感的紅光傳感器產(chǎn)品
2、技術(shù)發(fā)展趨勢
未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展,光電傳感器及其光源的選擇將更加多樣化和智能化。紅光傳感器作為其中的重要組成部分,將繼續(xù)發(fā)揮其獨特優(yōu)勢,并在技術(shù)創(chuàng)新和市場競爭中不斷發(fā)展壯大。同時,隨著新材料、新工藝和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),紅光傳感器的性能和應(yīng)用范圍也將得到進(jìn)一步提升和拓展。
綜上所述,光電傳感器多以紅光為主的原因主要包括紅光的物理特性(如波長長、損耗小、穿透力強)、技術(shù)成本(如制造成本低、兼容性好)、應(yīng)用需求(如可見性與對準(zhǔn)方便性、多樣化應(yīng)用場景)以及市場競爭與技術(shù)發(fā)展等多個方面。這些優(yōu)勢使得紅光在光電傳感器領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,并在工業(yè)自動化、安防監(jiān)控、醫(yī)療檢測等多個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展,紅光傳感器將繼續(xù)發(fā)揮其獨特優(yōu)勢,為現(xiàn)代科技的發(fā)展提供更加堅實的支撐。
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