2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路光电传感器应用

电路光电传感器应用 问题：红外发送和接收实际电路是什么样的？ 单片机定时器产生的38kHz载波信号 三极管：驱动作用 调节发光管的发光强度 控制端：高电平发射载波信号 发光管 一体式红外线接收件 上拉电阻 限流电阻 滤波 接收输出端：低电平表示收到信号 电路光电传感器应用 循迹机器人循迹基本过程： 红外发光管以38kHz频率发射出红外线。 当反射面（地面）是白颜色时，红外光被反射，接收管接收到38kHz红外线，输出低电平。 当反射面（轨迹）是黑色时，光线被吸收，接收管接收不到红外信号，输出高电平。 光电传感器应用 基于光电探测的避障机器人（ avoidance obstacle robot ） 避障机器人原理分析 模拟输出的光电传感器避障原理 光电传感器应用 数字输出的光电传感器避障原理 注意：调制的一体化接收头，输出的是数字信号，通过检测传感器输出信号的强弱来计算距离的方法行不通。 确定避障最远距离; 将传感器和障碍物间距离调为此距离； 调节发光管电阻RP1，使接收管刚好能接收到此红外信号； 当小于最远距离时，信号更强，接收管始终能接收到红外信； 当大于最远距离，信号变弱，接收管接收不到红外信号。 光电传感器应用 光纤传感器应用-光纤陀螺 光纤传感器应用-光纤陀螺 温度瞬态的影响。理论上，环形干涉仪中的两个反向传播光路是等长的，但是这仅在系统不随时间变化时才严格成立。实验证明，相位误差以及旋转速率测量值的漂移与温度的时间导数成正比．这是十分有害的，特别是在预热期间。 振动的影响。振动也会对测量产生影响，必须采用适当的封装以确保线圈良好的坚固性，内部机械设计必须十分合理，防止产生共振现象。 偏振的影响。现在应用比较多的单模光纤是一种双偏振模式的光纤，光纤的双折射会产生一个寄生相位差，因此需要偏振滤波。消偏光纤可以抑制偏振，但是却会导致成本的增加。 光纤陀螺仪存在的技术问题： 光纤传感器应用-光纤陀螺 目前一些发达国家如美、日、德、法、意、俄等在光纤陀螺的研究方面取得较大进步，一些中低精度的陀螺实现产品化，少数高精度产品开始在军方进行装备调试。 美国在光纤陀螺的研究方面一直保持领先地位。以斯坦福大学和麻省理工大学为代表的科研机构在研究领域中不断取得突破。最著名的Litton公司和Honeywell公司代表了国际上光纤陀螺的最高水平。 日本紧随美国之后，中低精度陀螺实用化方面走在了世界前列。许多公司都开始批量生产多种中低精度的光纤陀螺。 光纤陀螺仪研究现状： 光纤传感器应用-光纤陀螺 西欧几个国家以及俄罗斯的第一代光纤陀螺也已经投入生产，少数中、高精度陀螺已经装备到了空军、海军及导弹部队中。 我国光纤陀螺的研究相对起步较晚，但是在广大科研工作者的努力下，已经逐步拉近了与发达国家间的差距。国内的光纤陀螺研制精度已经达到了惯导系统的中低精度要求，但国内的研究仍然大多停留在实验室阶段，没有形成产品，距离应用还有差距。所以我们在这方面仍然有很长的路要走。 光纤传感器应用-光纤陀螺 高精度。目前高精度的光纤陀螺技术还没有完全成熟。 高稳定性和抗干扰性。长期的高稳定性也是光纤陀螺的发展方向之一。 产品多元化。开发不同精度、面向不同需求的产品是十分必要的。光纤陀螺结构简单，改变精度时只需调整线圈的长度直径。 生产规模化。成本的降低也是光纤陀螺能够为用户所接受的前提条件之一。 光纤陀螺仪发展展望： (1)说明两部分电路的作用 (2)R14的作用是什么？ (3)为什么光电耦合之后的电源用12V，不是12V-G？ (1)说明电路的作用 (2)R24的作用是什么？ $