光電傳感器在變電站通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析研究 電子通信技術(shù)專業(yè)

光電傳感器在變電站通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要隨著光電傳感器技術(shù)的不斷成熟，其在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)用化成為研究的重點(diǎn)。本文在分析了光電傳感器性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從通信方式和通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響兩個(gè)方面闡述了光電傳感器的應(yīng)用對(duì)變電站通信控制系統(tǒng)的影響。并結(jié)合我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀，重點(diǎn)探討了光電傳感器在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用方法和步驟：利用儀用傳感器單元實(shí)現(xiàn)光電傳感器與通信網(wǎng)絡(luò)的接口；根據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和變電站的應(yīng)用需求，光電傳感器的接入方式可以分為三種不同的形式。光電傳感器作為新型的電子式互感器，其應(yīng)用將對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。關(guān)鍵詞：光電傳感器；變電站自動(dòng)化系統(tǒng)；光電接口；網(wǎng)絡(luò)通信目錄摘要 I引言 11光電傳感器的介紹 21.1光電傳感器的概述 21.2光電傳感器的原理 21.3光電傳感器的性能和特點(diǎn) 32光電傳感器的應(yīng)用范圍 52.1光源本身是被測(cè)物的應(yīng)用實(shí)例 52.1.1紅外線輻射溫度計(jì) 62.1.2熱釋電傳感器在人體檢測(cè)、報(bào)警中的應(yīng)用 102.2被測(cè)物吸收光通量的應(yīng)用實(shí)例 152.3被測(cè)物體反射光通量的應(yīng)用實(shí)例 172.4被測(cè)物遮擋光通量的應(yīng)用實(shí)例 243光電傳感器的應(yīng)用對(duì)變電站通訊系統(tǒng)的影響 263.1直接改變變電站通訊系統(tǒng)的通信方式 263.2對(duì)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響 274光電傳感器在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用 284.1兼容傳統(tǒng)互感器，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和過程總線相結(jié)合階段 284.2過程總線共享傳感器數(shù)據(jù)階段 294.3過程總線和站級(jí)總線統(tǒng)一，全站共享數(shù)據(jù)階段 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32引言光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。光電傳感器作為一種新型的電壓電流測(cè)量裝置，與傳統(tǒng)電磁式互感器相比較，具有絕緣強(qiáng)度高、動(dòng)態(tài)范圍大、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、不會(huì)產(chǎn)生磁飽和及鐵磁諧振、體積小、重量輕、造價(jià)低等一系列優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)60年代以來，光電傳感器經(jīng)歷了原理性研究、試驗(yàn)樣機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)掛網(wǎng)運(yùn)行等階段。目前國(guó)外已經(jīng)有部分實(shí)用化產(chǎn)品投入市場(chǎng)，但真正得到大規(guī)模的應(yīng)用還有一個(gè)過程，而且國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用水平不一，如何讓光電傳感器在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中得到應(yīng)用并提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的水平，成為光電傳感器研究的重點(diǎn)。變電站通信控制系統(tǒng)是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，其技術(shù)水平直接關(guān)系到變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的性能。隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，變電站通信系統(tǒng)也經(jīng)歷了集中式、功能分布式和分散分布式等階段。而通信系統(tǒng)的發(fā)展變化總是與變電站的測(cè)控、保護(hù)裝置的發(fā)展變化相適應(yīng)的。隨著光電傳感器在變電站中的應(yīng)用，將對(duì)變電站通信控制系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并提高其自動(dòng)化應(yīng)用水平。

1光電傳感器的介紹1.1光電傳感器的概述光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。1.2光電傳感器的原理由光通量對(duì)光電元件的作用原理[1]不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器.模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流,它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類.所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過被測(cè)物,部份被吸收后,透射光投射到光電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上,再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上;所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份,使投射剄光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān)。光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很小（＜µA），稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。在外電場(chǎng)的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時(shí)管子流過的電流為暗電流Iceo=（1+β）Icbo（很?。纫话闳龢O管的穿透電流還??；當(dāng)有光照時(shí)，激發(fā)大量的電子-空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。1.3光電傳感器的性能和特點(diǎn)光電傳感器(OpticElectricTransducer,OET)根據(jù)傳感頭設(shè)計(jì)原理的不同可以分為有源型光電傳感器（ActiveOET，AOET）和無源型光電傳感器（PassiveOET，POET）兩種。前者在高壓端采用新型傳感頭得到性能優(yōu)越的電信號(hào)，利用光電轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)降蛪憾?；后者主要是利用Faraday磁光效應(yīng)（電流傳感器）和Pockels電光效應(yīng)（電壓傳感器）調(diào)制光信號(hào)，傳感過程中不涉及電信號(hào)。雖然AOET和POET的傳感原理差別很大，但傳感特性和輸出接口卻存在很多的共同性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1暫態(tài)響應(yīng)范圍寬，諧波測(cè)量能力強(qiáng)暫態(tài)特性的優(yōu)劣是判斷一種互感器能否在電力系統(tǒng)中獲得應(yīng)用的一個(gè)重要參數(shù)，特別是與繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的配合。傳統(tǒng)電磁式互感器由于存在鐵芯，對(duì)高頻信號(hào)的響應(yīng)特性較差，不能正確反映一次側(cè)的暫態(tài)過程。而光電互感器傳測(cè)量的頻率范圍主要由電子線路部分決定，沒有鐵芯飽和的問題，因此能夠準(zhǔn)確反映一次側(cè)的暫態(tài)過程。一般可設(shè)計(jì)到0.1Hz到1MHz，特殊的可設(shè)計(jì)到200MHz的帶通。光電傳感器的結(jié)構(gòu)可以測(cè)量高壓電力線路上的諧波。而電磁感應(yīng)互感器是難以達(dá)到的。2數(shù)字接口，通信能力強(qiáng)由于光電傳感器下傳的就是光數(shù)字信號(hào)，與通信網(wǎng)絡(luò)容易接口，且傳輸過程中沒有測(cè)量誤差。同時(shí)隨著微機(jī)化的保護(hù)控制設(shè)備的廣泛采用，光電互感器可以直接向二次設(shè)備提供數(shù)字量，這樣就能省去原來保護(hù)裝置中的變換器和A/D采樣部分，使二次設(shè)備得到大大的簡(jiǎn)化，推動(dòng)保護(hù)新原理的研究。3體積小，重量輕、易升級(jí)，滿足變電站小型化與緊湊型的要求由于光電傳感器是靠傳感頭和電子線路進(jìn)行信號(hào)的獲取和處理，體積小，重量一般在1000kg以下，便于集成在AIS或GIS中，這樣將大大減少變電站的占地面積，滿足變電站小型化和緊湊化的要求。同時(shí)光電互感器通過少量光纜與二次設(shè)備連接，可使電纜溝和電纜大為減少。如果間隔內(nèi)的控制和保護(hù)等設(shè)備下放開關(guān)柜，將使變電站布置更緊湊。提高安全運(yùn)行水平，經(jīng)濟(jì)效益顯著。光電互感器還具有絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絕緣性能好，造價(jià)低；不存在鐵磁諧振問題；不存在CT二次開路、PT二次短路問題，以及不存在易燃、易爆危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但上面介紹的3個(gè)主要方面直接影響著變電站通信控制系統(tǒng)的通訊方式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展有著重要影響。

2光電傳感器的應(yīng)用范圍煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀。防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測(cè)的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測(cè)器的光減少，因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。由于光電池工作時(shí)不需要外加電壓；光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置等。2.1光源本身是被測(cè)物的應(yīng)用實(shí)例光的照度E的單位是lx（勒克斯），它是常用的光度學(xué)單位之一，它表示受照物體被照亮程度的物理量，可以用照度計(jì)來測(cè)量。光電池（外加柔光罩）光電池也叫太陽能電池，直接把太陽光轉(zhuǎn)變成電。因此光電池的特點(diǎn)是能夠把地球從太陽輻射中吸收的大量光能轉(zhuǎn)化換成電能。光電池是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，能將可見光轉(zhuǎn)化為直流電。有的光電池還可以將紅外光和紫外光轉(zhuǎn)化為直流電。光電池是太陽能電力系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)組成部分，太陽能電力系統(tǒng)在替代現(xiàn)在的電力能源方面正有著越來越重要的地位。2.1.1紅外線輻射溫度計(jì)1.紅外線輻射溫度計(jì)外形激光僅用于瞄準(zhǔn)a紅外線輻射溫度計(jì)外形b紅外線輻射溫度計(jì)用于食品溫度測(cè)量紅外輻射溫度計(jì)既可用于高溫測(cè)量，又可用于冰點(diǎn)以下的溫度測(cè)量，所以是輻射溫度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。市售的紅外輻射溫度計(jì)的溫度范圍可以從-30℃~3000℃，中間分成若干個(gè)不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號(hào)。紅外線輻射溫度計(jì)2.在非接觸體溫測(cè)量中的應(yīng)用紅外線輻射溫度計(jì)用于人體額溫測(cè)量紅外測(cè)溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)，設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。近20年來，非接觸紅外測(cè)溫儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展，性能不斷完善，功能不斷增強(qiáng)，品種不斷增多，適用范圍也不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)。比起接觸式測(cè)溫方法，紅外測(cè)溫有著響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。非接觸紅外測(cè)溫儀包括便攜式、在線式和掃描式三大系列，并備有各種選件和計(jì)算機(jī)軟件，每一系列中又有各種型號(hào)及規(guī)格。3.紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用采用紅外成像檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)正在運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行非接觸檢測(cè)，拍攝其溫度場(chǎng)的分布、測(cè)量任何部位的溫度值，據(jù)此對(duì)各種外部及內(nèi)部故障進(jìn)行診斷，具有實(shí)時(shí)、遙測(cè)、直觀和定量測(cè)溫等優(yōu)點(diǎn)，用來檢測(cè)發(fā)電廠、變電所和輸電線路的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備和帶電設(shè)備非常方便、有效。4.比色式溫度傳感器溫度非接觸測(cè)量中的應(yīng)用比色式溫度傳感器采用比色式（雙波段）測(cè)溫原理實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)目標(biāo)的非接觸測(cè)溫，用戶不需知道物質(zhì)的發(fā)射率。它抗煙霧、水蒸氣和灰塵能力較強(qiáng)，不受窗口玻璃影響，能瞄準(zhǔn),測(cè)量小目標(biāo)，可不考慮距離系數(shù)，可以不完全被目標(biāo)充滿，不需調(diào)焦就可準(zhǔn)確測(cè)量。2.1.2熱釋電傳感器在人體檢測(cè)、報(bào)警中的應(yīng)用熱釋電元件在紅外線檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用。它可用于能產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外輻射的人體檢測(cè)，如防盜門、賓館大廳自動(dòng)門、自動(dòng)燈的控制等。1.熱釋電傳感器簡(jiǎn)介熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。早在1938年，有人提出過利用熱釋電效應(yīng)探測(cè)紅外輻射，但并未受到重視，直到六十年代才又興起了對(duì)熱釋電效應(yīng)的研究和對(duì)熱釋電晶體的應(yīng)用。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測(cè)器。除了在樓道自動(dòng)開關(guān)、防盜報(bào)警上得到應(yīng)用外，在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。比如：在房間無人時(shí)會(huì)自動(dòng)停機(jī)的空調(diào)機(jī)、飲水機(jī)；電視機(jī)能判斷無人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺后自動(dòng)關(guān)機(jī)的電路；開啟監(jiān)視器或自動(dòng)門鈴上的應(yīng)用；攝影機(jī)或數(shù)碼照相機(jī)自動(dòng)記錄動(dòng)物或人的活動(dòng)等等……您可以根據(jù)自己的奇思妙想，結(jié)合其他電路開發(fā)出更加優(yōu)秀的新產(chǎn)品?；蜃詣?dòng)化控制裝置。熱釋電傳感器的內(nèi)部電路。熱釋電傳感器工作原理熱釋電晶片表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡，每一透鏡單元都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)角，當(dāng)人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次地進(jìn)入第一、第二單元透鏡的視場(chǎng)，晶片上的兩個(gè)反向串聯(lián)的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號(hào)。當(dāng)然，如果人體靜止不動(dòng)地站在熱釋電元件前面，它是“視而不見”的。菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡外形傳感器不加菲涅爾透鏡時(shí)，其檢測(cè)距離小于2m，而加上該透鏡后，其檢測(cè)距離可增加3倍以上。菲涅爾透鏡(Fresnellens)多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光的干涉及擾射和根據(jù)相對(duì)靈敏度和接收角度要求來設(shè)計(jì)的，透鏡的要求很高，一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在1mm左右，特性為面積較大，厚度薄及偵測(cè)距離遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡的在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。多用于對(duì)精度要求不是很高的場(chǎng)合，如幻燈機(jī)、薄膜放大鏡、紅外探測(cè)器等。熱釋電套件2.熱釋電報(bào)警器3.菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡是一種應(yīng)用十分廣泛的光學(xué)元件，其設(shè)計(jì)和制造設(shè)計(jì)到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，包括光學(xué)工程,高分子材料工程，CNC機(jī)械加工，金剛石車削工藝，鍍鎳工藝；模壓、注塑、澆鑄等制造工藝。國(guó)內(nèi)擁有設(shè)計(jì)及制造能力的公司不多，成都菲斯特科技有限公司從1999年開始致力于菲涅爾透鏡的研究，開發(fā)和生產(chǎn)，擁有先進(jìn)的大型單點(diǎn)金剛石超精密模具加工設(shè)備和多種生產(chǎn)手段，擅長(zhǎng)大型、高精密菲涅爾透鏡的設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)，同時(shí)是成都光電顯示工程技術(shù)中心的依托單位。吸頂式熱釋電報(bào)警器4.熱釋電傳感器應(yīng)用熱釋電傳感器用于自動(dòng)亮燈，當(dāng)然也可以用于防盜熱釋電感應(yīng)燈熱釋電感應(yīng)燈自動(dòng)感應(yīng)燈（參考施特朗公司資料）一種熱釋電紅外感應(yīng)燈，它包括燈罩、底盤和照明燈，其特征是在燈罩上開一通孔，在通孔內(nèi)設(shè)置有菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡將接收到的紅外線聚集到熱釋電紅外傳感器上，菲涅爾透鏡的下端與帶彈簧的可調(diào)立柱相連，熱釋電紅外傳感器與熱釋電紅外感應(yīng)控制器相連接。本實(shí)用新型可以安裝在樓道、走廊和公共場(chǎng)所處，實(shí)現(xiàn)人到燈亮，人離燈熄，其靜態(tài)功耗小于0.2W，感應(yīng)距離為8米，感應(yīng)角度最大可達(dá)360自動(dòng)感應(yīng)燈（參考施特朗公司資料）熱釋電傳感器在智能空調(diào)中的應(yīng)用2.2被測(cè)物吸收光通量的應(yīng)用實(shí)例1.光電式濁度計(jì)和含沙量測(cè)量光電式濁度計(jì)工作原理1—恒流源2—半導(dǎo)體激光器3—半反半透鏡4—反射鏡5—被測(cè)水樣6、9—光電池7、10—電流/電壓轉(zhuǎn)換器8—標(biāo)準(zhǔn)水樣2.煙霧報(bào)警器外形（參考南京千里通公司無線煙霧報(bào)警器資料）煙霧報(bào)警器，別稱火災(zāi)煙霧報(bào)警器、煙霧傳感器、煙霧感應(yīng)器等。一般將獨(dú)立的，電池供電、或交流電供電電池為備電，現(xiàn)成報(bào)警時(shí)能發(fā)出聲光指示的，稱為獨(dú)立式煙霧報(bào)警器。由總線供電，總線上可以連接有多個(gè)，與火災(zāi)報(bào)警控制器聯(lián)網(wǎng)、通訊組成一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警時(shí)現(xiàn)場(chǎng)無聲音，主機(jī)有聲光提示，這類感煙報(bào)警裝置一般稱之為感煙探測(cè)器。感煙探測(cè)器分帶地址編碼的、不帶地址編碼的。無煙霧時(shí)，光敏元件接收到LED發(fā)射的恒定紅外光。而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧進(jìn)入檢測(cè)室，遮擋了部分紅外光，使光敏三極管的輸出信號(hào)減弱，經(jīng)閥值判斷電路后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。光電煙霧報(bào)警器內(nèi)有一個(gè)光學(xué)迷宮，安裝有紅外對(duì)管，無煙時(shí)紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，當(dāng)煙塵進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí)，通過折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報(bào)警電路判斷是否超過閾值，如果超過發(fā)出警報(bào)。無線煙霧報(bào)警器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可發(fā)出高分貝笛鳴聲的蜂鳴器3.無線火災(zāi)煙霧傳感器無線火災(zāi)煙霧傳感器可以固定在墻體或者天花板上。它內(nèi)部使用一節(jié)9伏層疊電池供電，工作在警戒狀態(tài)時(shí)，工作電流僅為15微安，報(bào)警發(fā)射時(shí)工作電流為20毫安。當(dāng)探測(cè)到初期明火或者煙霧達(dá)到一定濃度時(shí)，傳感器的報(bào)警蜂鳴器立即發(fā)出90分貝的連續(xù)報(bào)警，工作指示燈快速連續(xù)閃爍，無線發(fā)射器發(fā)出無線報(bào)警信號(hào)，通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)，將報(bào)警信息傳遞出去。無線發(fā)射器的報(bào)警距離在空曠地可以達(dá)到200米，在有阻擋的普通家庭環(huán)境中可以達(dá)到20米。2.3被測(cè)物體反射光通量的應(yīng)用實(shí)例1.反射式煙霧報(bào)警器在沒有煙霧時(shí)，由于紅外對(duì)管相互垂直，煙霧室內(nèi)又涂有黑色吸光材料，所以紅外LED發(fā)出的紅外光無法到達(dá)紅外光敏三極管。當(dāng)煙霧進(jìn)入煙霧室后，煙霧的固體粒子對(duì)紅外光產(chǎn)生漫反射（圖中只畫出幾個(gè)微粒的反射示意），使部分紅外光到達(dá)光敏三極管，有光電流輸出。2.光電式轉(zhuǎn)速表光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射式光電傳感器，它可以在距被測(cè)物數(shù)十毫米外非接觸地測(cè)量其轉(zhuǎn)速。水泵轉(zhuǎn)速測(cè)量光電式轉(zhuǎn)速表外形3.色標(biāo)傳感器色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過與非色標(biāo)區(qū)相比較來實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直接測(cè)量顏色。色標(biāo)傳感器實(shí)際是一種反向裝置，光源垂直于目標(biāo)物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝，讓它只檢測(cè)來自目標(biāo)物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。白熾燈和單色光源都可用于色標(biāo)檢測(cè)。以白熾燈為基礎(chǔ)的傳感器用有色光源檢測(cè)顏色，這種白熾燈發(fā)射包括紅外在內(nèi)的各種顏色的光，因此用這種光源的傳感器可在很寬范圍上檢測(cè)顏色的微小變化。另外，白熾燈傳感器的檢測(cè)電路通常都十分簡(jiǎn)單，因此可獲得極快的響應(yīng)速度。然而，白熾燈不允許振動(dòng)和延長(zhǎng)使用時(shí)間，因此不適用于有嚴(yán)重沖擊和振動(dòng)的場(chǎng)合。使用單色光源（即綠色或紅色LED）的色標(biāo)傳感器就其原理來說并不是檢測(cè)顏色，它是通過檢測(cè)色標(biāo)對(duì)光束的反射或吸收量與周圍材料相比的不同而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。所以，顏色的識(shí)別要嚴(yán)格與照射在目標(biāo)上的光譜成分相對(duì)應(yīng)。在單色光源中，綠光LED（565mm）和紅光LED（660mm）各有所長(zhǎng)。綠光LED比白熾燈壽命長(zhǎng)，并且在很寬的顏色范圍內(nèi)比紅光源靈敏度高。紅光LED對(duì)有限的顏色組合有響應(yīng)，但它的檢測(cè)距離比綠光LED遠(yuǎn)。通常紅光源傳感器的檢測(cè)距離是綠光源傳感器的6～8倍。（1）色飽和圖色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過與非色標(biāo)區(qū)相比較來實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直接測(cè)量顏色。（2）色標(biāo)傳感器的用途現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，顏色檢測(cè)和顏色識(shí)別等的應(yīng)用越來越多。例如，在包裝生產(chǎn)中機(jī)器要確定哪種產(chǎn)品放在什么顏色的包裝中、如何保證產(chǎn)品的正面朝向包裝盒的玻璃紙窗口等等。色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過與非色標(biāo)區(qū)相比較來實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直接測(cè)量顏色。色標(biāo)傳感器能識(shí)別紅、綠、藍(lán)等顏色各種色標(biāo)傳感器外形色標(biāo)傳感器能識(shí)別紅、綠、藍(lán)等顏色各種色標(biāo)傳感器外形色標(biāo)傳感器在流水線上檢測(cè)產(chǎn)品的顏色色標(biāo)傳感器在流水線上檢測(cè)產(chǎn)品的顏色用多個(gè)色標(biāo)傳感器測(cè)量薄板的顏色產(chǎn)品包裝色彩檢測(cè)、分選4.光電自動(dòng)門有效檢測(cè)區(qū)域有效檢測(cè)區(qū)域是應(yīng)用近紅外光學(xué)系統(tǒng)感應(yīng)器上使用了微電腦的最先進(jìn)的高速探知的全自動(dòng)感應(yīng)器。因采用微電腦控制的調(diào)幅光波活性方式，不受自然光和人工光線的障礙，可瞬間探知進(jìn)入感應(yīng)區(qū)域的通行者，根絕啟動(dòng)失敗情況。此外，充實(shí)了靜止物體探知功能，大幅度提高了探知區(qū)域的物體探知性能。除常用探知區(qū)域可變型之外，也可選用將縱深探測(cè)改變成接近淺測(cè)的專用感應(yīng)器。2.4被測(cè)物遮擋光通量的應(yīng)用實(shí)例1.光電式帶材跑偏檢測(cè)器在帶鋼連續(xù)作業(yè)重卷機(jī)組中，為防止帶鋼跑偏或卷取時(shí)出現(xiàn)塔形卷帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成廢品。當(dāng)帶材處于正確位置（中間位置）時(shí)，放大器輸出電壓Uo為零；當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小。光電式帶材跑偏檢測(cè)控制器原理帶材糾偏系統(tǒng)

3光電傳感器的應(yīng)用對(duì)變電站通訊系統(tǒng)的影響變電站自動(dòng)化通訊系統(tǒng)包括系統(tǒng)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信和自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度通信兩部分。在這里我們主要討論光電傳感器的應(yīng)用對(duì)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信系統(tǒng)的影響?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信主要解決內(nèi)部子系統(tǒng)與上位機(jī)(監(jiān)控主站)以及各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題，它的通訊范圍是變電站內(nèi)部。對(duì)于集中組屏的自動(dòng)化系統(tǒng)來說，實(shí)際是在主控室內(nèi)部；對(duì)于分散安裝的自動(dòng)化系統(tǒng)來說，其通訊范圍擴(kuò)大到主控室與子系統(tǒng)的安裝地，通訊距離加長(zhǎng)了。通訊方式有并行、串行、局域網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線等多種方式。而目前國(guó)內(nèi)流行的是分散分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是變電站二次部分采用單元間隔的組織形式，功能分散，系統(tǒng)得到了一定的優(yōu)化。但也存在裝置間缺乏整體的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化；輸入信息不能共享，接線比較復(fù)雜；系統(tǒng)擴(kuò)展復(fù)雜等問題。而隨著光電互感器、智能化開關(guān)設(shè)備等面向一次的智能化設(shè)備日趨成熟，為改變變電站目前監(jiān)視、控制、保護(hù)和計(jì)量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了資源整合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。光電傳感器的應(yīng)用對(duì)通信系統(tǒng)的影響和改進(jìn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。3.1直接改變變電站通訊系統(tǒng)的通信方式由于光電傳感器具有數(shù)字輸出、接口方便、通信能力強(qiáng)的天然特性，其應(yīng)用將直接改變變電站通訊系統(tǒng)的通信方式，特別是一次設(shè)備與間隔層二次設(shè)備間的通信方式。傳統(tǒng)的信號(hào)都是以模擬量的形式傳送到間隔層，同一個(gè)CT/PT可能會(huì)連接到多個(gè)不同的設(shè)備，造成二次接線復(fù)雜，互感器負(fù)荷重等問題。利用光電傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)/多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或過程總線通信方式。將完全取代大量的二次電纜線，徹底解決二次接線復(fù)雜的現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的信息共享。并且光電傳感器的接口設(shè)計(jì)方便，利用模塊化和面向?qū)ο蠹夹g(shù)實(shí)現(xiàn)硬件、軟件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，滿足不同傳輸介質(zhì)和各種通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的需要，具有靈活的擴(kuò)展性和自適應(yīng)性。而這是傳統(tǒng)互感器所不可能具備的特性。3.2對(duì)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響由于通信方式的改變，加上數(shù)字?jǐn)嗦菲骺刂坪碗娮娱_關(guān)裝置等智能電子設(shè)備(IED)的采用，使得功能不斷下放，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)由兩層結(jié)構(gòu)變?yōu)槿龑咏Y(jié)構(gòu)：過程層、間隔層和變電站層。其中過程層主要安放有光電傳感器、合并單元、開關(guān)電子裝置模塊、斷路器智能控制模塊等部件，過程層可以完成電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測(cè)；運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)；操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等功能。間隔層安放保護(hù)、測(cè)量、和間隔控制單元，主要功能有匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；實(shí)施操作同期及其他控制功能；對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；承上啟下的通信功能等。而結(jié)構(gòu)的改變和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，變電站通信系統(tǒng)最終將成為下圖結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場(chǎng)過程總線和站級(jí)總線合二為一，最大程度地實(shí)現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)集成。

4光電傳感器在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用我國(guó)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展水平不均衡，既有集中組屏的老式自動(dòng)化系統(tǒng)，又有分散分層先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)。光電傳感器的應(yīng)用必須滿足不同水平的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。為了與老系統(tǒng)兼容，將IEC定義的合并單元(MergingUnit，MU)擴(kuò)展到儀用傳感器單元(InstrumentTransducerUnit，ITU)，使光電傳感器既具備將傳統(tǒng)互感器輸出模擬量數(shù)字化的功能，也具備輸出模擬量的功能。從而具有較高的靈活性，很容易與各種系統(tǒng)接口配合使用。ITU的功能結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。ITU的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循模塊組件化原則。ITU中含有合并單元、數(shù)據(jù)通信模塊、集成故障錄波儀、時(shí)鐘控制裝置等模塊。利用模塊化的通信組件，ITU實(shí)現(xiàn)與間隔層設(shè)備的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和過程總線通信，并可方便地升級(jí)到IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。以ITU為底層基本處理單元，取代傳統(tǒng)互感器和二次電纜，實(shí)現(xiàn)光電傳感器在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。在我國(guó)，為了更好地推動(dòng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)水平的