Fotoelektrik detektor nima qiladi?

Fotoelektrik detektorlar bizning ko'rinmas dunyomizni qanday quvvatlantiradi

Smartfoningiz yorug‘likni qanday sozlashi, zavod mashinalari uchib ketayotgan mahsulotlarni “ko‘rishi” yoki xavfsizlik tizimlari kimdir yaqinlashayotganini bilishi haqida hech o‘ylab ko‘rganmisiz? Bu jasoratlarning orqasida ko'rinmas qahramon fotoelektrik detektor - yorug'likni harakatga keltiruvchi aqlga aylantiruvchi qurilma.

Xo'shAynanFotoelektrik detektor ishlaydimi?

Asosiysi, fotoelektrik detektor - bu qurilmayorug'lik signallarini (fotonlarni) elektr signallariga (oqim yoki kuchlanish) aylantiradi. Buni kichkina tarjimon sifatida tasavvur qiling, yorug'likdagi o'zgarishlarni sezing - nur bloklanganmi, aks ettirilganmi yoki uning intensivligi o'zgaradimi - va bu ma'lumotni bir zumda mashinalar, kompyuterlar yoki boshqaruv tizimlari tushunadigan va harakat qiladigan elektr quvvatiga aylantiring. Bu asosiy qobiliyat, birinchi navbatda, asoslanganfotoelektrik effekt(bu erda yorug'lik ba'zi materiallarga tegsa, elektronlar bo'shashadi) , ularni son-sanoqsiz ilovalar uchun juda ko'p qirrali "ko'zlar" qiladi.

Ushbu "yorug'lik sensorlari" qanday ishlaydi?

Ko'pgina fotoelektrik detektorlar uchta asosiy qismga ega:

1. Nur manbai (emitter):Odatda LED (ko'rinadigan qizil, yashil yoki infraqizil) yoki lazerli diod, yo'naltirilgan yorug'lik nurini yuboradi.
2. Qabul qiluvchi:Odatda, chiqarilgan yorug'likni aniqlash va uning mavjudligi, yo'qligi yoki intensivligi o'zgarishini elektr tokiga aylantirish uchun sinchkovlik bilan ishlab chiqilgan fotodiod yoki fototranzistor.
3. Aniqlash davri:Qabul qiluvchining signalini qayta ishlaydigan, shovqinni filtrlaydigan va toza, ishonchli chiqishni ishga tushiradigan miyalar (masalan, kalitni yoqish / o'chirish yoki ma'lumot signalini yuborish).

Ular turli xil "ko'rish" usullari yordamida ob'ektlar yoki o'zgarishlarni aniqlaydilar:

• Nur orqali (uzatish):Emitent va qabul qiluvchi bir-biriga qarama-qarshi. Ob'ekt aniqlanganda aniqlanadibloklaryorug'lik nuri. Eng uzoq masofani (10+ metr) va eng yuqori ishonchlilikni taklif etadi.
• Retroreflektor:Emitent va qabul qiluvchi bir xil qurilmada, maxsus reflektorga qaragan. Ob'ekt aniqlanganda aniqlanaditanaffuslaraks ettirilgan nur. To'g'ridan-to'g'ri tekislashdan ko'ra osonroq, lekin juda porloq narsalarga aldanib qo'yish mumkin.
• Diffuz aks ettiruvchi:Emitent va qabul qiluvchi bir xil bo'linmada bo'lib, nishonga ishora qiladi. Ob'ekt paydo bo'lganda aniqlanadiaks ettiradichiqarilgan yorug'lik qabul qiluvchiga qaytariladi. Alohida reflektor kerak emas, lekin aniqlash ob'ekt yuzasiga bog'liq.
• Fonni bostirish (BGS):Aqlliroq diffuz tur. Triangulyatsiyadan foydalanib, ufaqatma'lum, oldindan belgilangan masofa oralig'idagi ob'ektlarni aniqlaydi, undan tashqaridagi yoki nishon orqasida juda yaqin bo'lgan narsalarni e'tiborsiz qoldiradi.

Nega ular hamma joyda? Asosiy afzalliklari:

Fotoelektrik detektorlar ko'plab sezgir vazifalarni bajaradi, chunki ular noyob afzalliklarni taklif qiladi:

• Kontaktsiz sezish:Ular ob'ektga tegishi shart emas, bu sensor va nozik narsalarning eskirishini oldini oladi.
• Uzoq aniqlash diapazonlari:Ayniqsa, induktiv yoki sig'imli sensorlardan ancha yuqori bo'lgan nurli turlar.
• Tezkor javob:Elektron komponentlar mikrosekundlarda reaksiyaga kirishadi, bu esa yuqori tezlikdagi ishlab chiqarish liniyalari uchun juda mos keladi.
• Material agnostik:Virtual aniqlanghar qanday narsa- metall, plastmassa, shisha, yog'och, suyuqlik, karton - faqat metallni sezadigan induktiv sensorlardan farqli o'laroq.
• Kichik ob'ektlarni aniqlash va yuqori aniqlik:Kichik qismlarni yoki aniq pozitsiyalarni sezishi mumkin.
• Rang va kontrastni kamsitish:Ob'ektlarni ma'lum yorug'lik to'lqin uzunliklarini qanday aks ettirishi yoki yutishiga qarab farqlay oladi.

Siz ularni qayerda harakatda topasiz (haqiqiy dunyo ta'siri):

Ilovalar juda katta va deyarli barcha sohalarga tegishli:

• Sanoat avtomatizatsiyasi (elektr stantsiyasi):Konveyerlardagi mahsulotlarni hisoblash, shisha qopqoqlari yoqilganligini tekshirish, teglarni aniqlash, robot qo'llarini joylashtirish, qadoqlash to'ldirilganligini ta'minlash, yig'ish liniyalarini kuzatish. Ular zamonaviy ishlab chiqarish samaradorligi uchun asosiy hisoblanadi.
• Xavfsizlik va kirish nazorati:Avtomatik eshik sensorlari, hujumni aniqlash nurlari, odamlarni hisoblash tizimlari.
• Maishiy elektronika:Smartfonning atrof-muhit yorug'ligi sensorlari, televizorning masofadan boshqarish pultlari, optik sichqonchalar.
• Avtomobilsozlik:Avtomatik o'chirish uchun yomg'ir datchiklari, xavfsizlik tizimlarida to'siqlarni aniqlash, faralarni boshqarish .
• Sog'liqni saqlash:Tanqidiy komponentlartutun detektorlarihavo namunalarini tahlil qilish,puls oksimetrlariqon kislorodini o'lchash, ilg'or KT skanerlari kabi tibbiy ko'rish uskunalari.
• Aloqa:Optik tolali tarmoqlar yorug'lik impulslarini elektr ma'lumotlar signallariga aylantirish uchun fotodetektorlarga tayanadi.
• Energiya:Quyosh nurini elektr energiyasiga aylantiruvchi quyosh batareyalari (fotovoltaik detektorning bir turi).

Kelajak porloq: keyingi nima?

Fotoelektrik detektor texnologiyasi bir joyda turmaydi. Eng zamonaviy yutuqlar chegaralarni kengaytirmoqda:

• Ekstremal miniatyuralashtirish:Gibrid nanotolalar va kremniy nanosimlari kabi nanomateriallardan foydalangan holda mayda, rangga sezgir detektorlarni ishlab chiqish.
• Kengaytirilgan ishlash:2D/3D heterostrukturali materiallar (MoS2/GaAs, Graphene/Si kabi) ultra yuqori tezlikdagi, ultra sezgir detektorlarni, hatto qiyin UB nurlari uchun ham ishlatish imkonini beradi.
• Aqlli funksionallik:O'rnatilgan spektral tahlil (giperspektral ko'rish) yoki qutblanish sezgirligi bo'lgan detektorlar yanada boyroq ma'lumot olish uchun.
• Kengroq ilovalar:Tibbiy diagnostika, atrof-muhit monitoringi, kvant hisoblash va yangi avlod displeylarida yangi imkoniyatlarni ishga tushirish.

Bozor bumi: talabni aks ettirish

Avtomatlashtirish va aqlli texnologiyalarning jadal o'sishi bevosita fotoelektrik detektorlar bozorini faollashtirmoqda. da baholanadi2022 yilda 1,69 milliard dollar, u hayratlanarli darajada ko'tarilishi prognoz qilinmoqda2032 yilga kelib 4,47 milliard AQSh dollari, CAGR 10,2% ga oshadi. TheOsiyo-Tinch okeani mintaqasi, ommaviy ishlab chiqarishni avtomatlashtirish va elektronika ishlab chiqarish tomonidan boshqariladigan, bu zaryad yetakchilik qilmoqda. Hamamatsu, OSRAM va LiteON kabi yirik o'yinchilar ushbu o'sib borayotgan talabni qondirish uchun doimiy ravishda innovatsiyalar qilmoqdalar.