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№. 1 陕西科技大学学报 Feb. 2005
Vol. 23 J OURNAL OF SHAANXI UNIV ERSIT Y OF SCIENCE & TECHNOLO GY · 51 ·
文章编号:1000 - 5811 (2005) 01 - 0051 - 02
一种基于带通滤波的非接触式传感器
周强
(陕西科技大学电气与电子工程学院,陕西咸阳 712081)
摘要:介绍了一种非接触式物位传感器的设计方法,该传感器使用普通的光电器件为核心,
以交流激励信号发出闪动的光波,依靠硬件滤波电路滤出干扰光线,保留检测信号。经测试表
明,这种传感器具有很强的抗干扰和自适应性,而且成本很低。
关键词:非接触式测量;光电元件;适应性;抗干扰
中图分类号: TP212. 1 文献标识码:A
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0 前言
在生产和科研实践中,经常会遇到非接触式测量的情况。例如,在造纸生产中经常会遇到断纸的情
况,这时需要操作人员立即退出水分仪和定量仪扫描架,同时调整蒸汽压力以节约能量。如果我们将两个
非接触式物位传感器分别安装于纸机的干部和湿部,就能够及时发现生产中的断纸情况,并且将光电传感
器的输出送入微处理器,由计算机及时发出处理动作,见图 1 。再如,近年来举行的机器人竞赛和电子竞
赛中,要求机器人或自动小汽车能够辨别障碍物或对手,这也需要使用非接触式物位测量,见图 2 。要完
成这类测量我们可以借助声音或光线两种手段。
1 利用声纳的非接触式测量
障碍物或挡板的检测和识别始终是自动小车的设计难点,一些参赛队尝试使用声纳技术,利用声音的
传播速度较慢和单片机的高速运算与处理能力,能够比较精确的测量出小车与障碍物或挡板的实际距离。
但是这种方法存在以下几个问题:第一,由于声音是由声源向四面八方传播的,不具有确定的方向性,因此
只有当障碍物的形状及位置比较简单和明确时才适合使用(例如 2002 年全国大学生电子竞赛题目) ,当被
测物位置随机放置(如 2003 年全国大学生电子竞赛题目) 时,若要收到理想的检测效果则必须增加硬件
(如至少两个发声和接受装置) ,同时在信号处理的过程中计算工作也很繁重,特别是当小车的周围还存在
与障碍物距离很近的物体时,多种反射波混合在一起,致使 CPU 很难区分。第二,声纳发生和接收装置
结构比较复杂,价格较昂贵。第三,声音在空气中传播的过程中损耗较小,因此传播距离较远,远处的物体
图 1 非接触式测量在造纸生产中的应用图 2 非接触式测量在电子竞赛中的应用
与障碍物一样能够反射声波,并对稍后的障碍物反射波造成干扰。
收稿日期:2004 - 09 - 30
作者简介:周强(1969 - ) 男,重庆市人,讲师,博士生,研究方向:智能检测与控制
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2 基于光电器件的非接触测量
和声纳测物相比,用光线测障碍物的方案更可行。事实上相应的光电产品早已在市场上出现,不过价
格比较昂贵,而且都存在着随外界光线增强灵敏度下降的问题。作者在指导大学生电子竞赛的过程中,设
计出以普通光电元件为核心,配以相适宜的信号调理电路和信号处理方法的非接触式物位传感器,和原有
产品相比性能相同,而价格却大幅度下降了。