闡述Kubler庫伯勒光電傳感器新技術和應用

      光電傳感器是將光信號轉換為電信號的一種器件。其工作原理基于光電效應。光電效應是指光照射在某些物質上時，物質的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應的電效應現(xiàn)象。根據(jù)光電效應現(xiàn)象的不同將光電效應分為三類：外光電效應、內光電效應及光生伏效應。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。分析了光電器件的性能、特性曲線。

Kubler庫伯勒光電傳感器新技術和應用闡述如下

1、用于目標跟蹤和坐標定位256光電管陣列四象限CMOS光電傳感器

將傳統(tǒng)的象限傳感器與當前迅速發(fā)展的CMOS圖象傳感器相結合，提出了使用有源傳感陣列感光的256單元光電管陣列四象限CMOS光電傳感器。

      該傳感器的感光單元采用了CMOS圖象傳感器中使用的有源像素傳感器(Active Pixel Sensor，APS)設計，在感光單元內部由光電信號預處理電路直接將傳感產生的光電信號轉化為幅度較大的電信號輸出，避免了對微弱信號的處理，降低了噪聲的影響。傳感器應用陣列采集光信號，可以直接確定目標光源的坐標位置并實現(xiàn)一步到位的快速調整。傳感器使用標準CMOS工藝制造，將傳感陣列與信號處理電路集成在同一芯片上，可以實現(xiàn)傳感器的SOC集成和智能化(Smart Sensor)設計。廣泛應用于激光的瞄準、制導、跟蹤，搜索裝置，精密測量，如激光微定位、位移監(jiān)控、精密機床的光電控制等領域。是一種用于目標跟蹤和坐標定位的新型集成陣列四象限CMOS光電傳感器。

2、光敏象限陣列與磁敏線陣列兼容CMOS數(shù)模混合傳感器集成電路

基于硅光電傳感的象限傳感器廣泛應用于激光的跟蹤制導、位移監(jiān)控、精密機床等控制等領域。基于硅的半導體磁敏傳感器廣泛應用于測量磁場強度的各種磁場計、讀出磁介質上信息的各類磁頭以及非磁信號的探測器等。

3、應用光電二極管陣列的SPR生物傳感器微弱信號檢測

 以提升表面等離子共振生物醫(yī)學傳感器的檢測能力為目標，用高性能光電二極管陣列為光電轉換器件，論證并實現(xiàn)一種可高效抑制噪聲的檢測方法，利用光電二極管陣列器件可輸出參考噪聲信號的特性，通過相干消噪結合小波軟閾值消噪，使SPR傳感器輸出信噪比從40dB左右提高到52dB以上。用SPR傳感器檢測人體免疫球蛋白(IgG)分子特異性結合的實驗表明，該方法顯著提高了SPR傳感器的分辨率，使之可精確檢測樣液中IgG含量10~(-3)mg/mL量級的微弱變化，精度和分辨率提升一個數(shù)量級以上。

4、光電檢測傳感器陣列在運動物體檢測中的應用

一個基于覆蓋理論和卡爾曼濾波算法的光電檢測傳感器陣列，該陣列具有采集和處理陣列覆蓋區(qū)域中所感知對象信息的功能，即檢測和描述感知對象的存在、運動及其運動軌跡等情況。

國內外光電傳感器的研究現(xiàn)狀

由于Kubler庫伯勒光電傳感器的應用涉及的領域非常廣泛，其研究和開發(fā)引起了高度重視，各國更是競相研究開發(fā)并引起激烈的競爭。從最初的應用于*事逐漸發(fā)展到民事，而且與我們的生活息息相關，應該說現(xiàn)代化的生活離不開光電傳感器的參與，如電話機、復印機、掃描儀、打印機、車庫開門器、液晶顯示器、色度計、分光計、汽車和醫(yī)療診斷儀器等等不勝枚舉。

       美國是研究光電傳感器起步最早、水平最高的國家之一，在*事和民用領域的應用發(fā)展得十分迅速。在*事應用方面，研究和開發(fā)主要包括：水下探測、航空監(jiān)測、核輻射檢測等。美國也是最早將光電傳感器用于民用領域的國家。如運用光電傳感器監(jiān)測電力系統(tǒng)的電流、溫度等重要參數(shù)，檢測肉類和食品的細菌和病毒等。美國擁有健全的光電傳感器產品線，超過12000種產品包括自含式或放大器分離型，限位開關外型或小型傳感器，精密檢測或長距離檢測傳感器，檢測距離長達305m。并且擁有行業(yè)內齊全的標準光纖和定制光纖產品。大部分產品防護等級達到NEMA6P和IP67。

日本和西歐各國也高度重視并投入大量經費開展光電傳感器的研究與開發(fā)。20世紀90年代，研究開發(fā)出多種具有一水平的民用光電傳感器，日本的電器以價格適中質量好而聲名遠播。西歐各國的大型企業(yè)和也積極參與了光電傳感器的研發(fā)和市場競爭。我國對光電傳感器研究的起步時間與國際相差不遠。已有上百個單位在這一領域開展工作，主要是在光電溫度傳感器、壓力計、流量計、液位計、電流計等領域進行了大量的研究，取得了上百項科研成果，有的達到世*水平。

但與發(fā)達國家相比，我國的研究水平還有不小的差距，主要表現(xiàn)在商品化和產業(yè)化方面，大多數(shù)品種仍處于實驗研制階段，還無法投入批量生產和工程化應用。