光纖傳感器和激光傳感器：傳感器和醫(yī)療器械有哪些聯(lián)系？這篇圖文分解為你展示應(yīng)用案例
光纖傳感器應(yīng)用的注意事項
1.光纖
常見的光纖有階躍型和梯度型多模光纖及單模光纖，選用光纖必須考慮以下因素：
（1） 光纖的數(shù)值孔徑NA
從提高光源與光纖之間耦合效率的角度來看，要求用大的NA，但是NA越大，光纖的模色散越嚴重，傳輸信息的容量就越小。但是大多數(shù)光纖傳感器來講，不存在信息容量的問題，光纖以最大孔徑為宜，一般要求是：0.2≤NA《0.4。
（2） 光纖傳輸損耗
傳輸損耗是光纖的最重要的光學特性，很大程度上決定了遠距離光纖通信中繼站的跨越，但是光纖傳感器系統(tǒng)中，大部分距離都比較短，長者不足4M，短的只有幾毫米。特別是作為敏感元件的特殊光纖，可放寬傳輸損耗的要求，一般損耗《10dB/km的光纖均可采用。
（3） 色散
色散是影響光纖信息容量的重要參量，如前所講，可放寬這方面的要求。
（4） 光纖的強度
對傳感器而言，都毫無例外的都要求較強的強度。
2.光源
（1） 白熾光源
白熾光源的輻射近似為黑體輻射。其優(yōu)點是：價格低廉，容易獲得，使用方便，但在傳感器中使用，由于輻射密度比較小，故只能與光纖束和粗芯階躍光纖配合使用。缺點是穩(wěn)定性比較差，壽命短。
（2） 氣體激光器
高相干性光源，容易實現(xiàn)單模工作，線性非常窄；輻射密度比較高，與單模光纖耦合效率高；噪聲比較小。
（3） 固體激光器
現(xiàn)在主要用固態(tài)銣離子激光器等，優(yōu)點是體積小，堅固耐用、高效率、高輻射密度。光譜均勻而且比較窄，缺點是相干性和頻率穩(wěn)定性不如氣體激光器。
（4） 半導體激光器
是光纖傳感器的重要光源，主要LED，優(yōu)點是體積小巧、堅固耐用、壽命長、可靠性高、輻射密度適中、電源簡單。
光源很多，對光源的基本要求是一致的，必須使具有適當特性的、功率足夠大的光達到檢測器，以確保檢測系統(tǒng)有足夠大的信噪比，遵循原則為：選擇輻射足夠強的光源，要求在敏感元件的工作波長上有最大的輻射功率；光源必須與光纖匹配，以獲得最好的耦合率；光源的穩(wěn)定性要好，能在長期的室溫下工作。
3.光電探測器
光電探測器是光電檢測中不可缺少的器件，把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴＿x擇準則：在工作波段內(nèi)靈敏度要高；有檢測器引入的噪聲一定要小，因此要選用暗電流、漏電流和并聯(lián)電導盡可能小的器件；可靠性高、穩(wěn)定性好；尺寸小、便于組裝、容易與光纖耦合；偏壓或偏流不宜過高；價格低廉。
舉報/反饋
光纖傳感器和激光傳感器：光電傳感器和光纖傳感器的區(qū)別？
光纖傳感器是一種放大器分離型的光電傳感器，光纖傳感器中也有對射型、回歸反射型和擴散反射型。光纖傳感器的功能與光電傳感器有些類似，均可遠距離檢測物體是否存在。
不同的是，光纖傳感器的體型較光電傳感器小，且光斑直徑也比光電傳感器的光斑小很多。此外，光纖傳感器由光纖及光纖放大器組成，這使得它能適應(yīng)更惡劣的環(huán)境，比如油污環(huán)、高溫等。因為光纖的優(yōu)點以及它的數(shù)字化顯示、管理，是目前傳感器發(fā)展的主流。
光電傳感器是一種光學控制開關(guān)，可在指定位置實現(xiàn)自動開啟閉合的設(shè)備。光電傳感器具有感應(yīng)距離遠，便于調(diào)整感應(yīng)距離，可實現(xiàn)非接觸式檢測等特點。因此在一些場景，光電傳感器也經(jīng)常被用于遠距離檢測物體是否存在。
光纖傳感器的特點:
1、檢測距離。
2、對檢測物體的限制少：以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在具有導磁性，它可對玻璃·塑料、木材、液體等幾乎所有物體進行檢測。
3、響應(yīng)時間短：光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機械性工作時間，響應(yīng)時間非常短。
其實光纖傳感器應(yīng)該屬于光電傳感器中的一種，相對來說，光纖傳感器通常比普通的光電傳感器的精度要高，普通的光電傳感器是指傳感器上直接發(fā)光、收光，由于光的擴散等原因，收光量的大小無法精確控制，即導致檢測的精度無法提高精度，而光纖傳感器通過光纖線傳輸光線，提高光束的聚攏程度，易判斷收光量的大小，檢測精度要高。
光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。
光纖傳感器：是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導致光的光學性質(zhì)（如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等）發(fā)生變化，稱為被調(diào)制的信號光，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。
光纖傳感器和激光傳感器：光纖傳感器和光電傳感器的四大區(qū)別
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血氧傳感器類型?
OEM Pulse Oximetry (SpO?) Probe Platforms
使用環(huán)境
工作溫度范圍?
-25 – 80?°C?[?-13 – 176?°F?]
包裝特性
血氧傳感器包裝?
Biocompatible
其他
精確度?
Sensor Dependent
范圍?
成人/新生兒
參考編號
TE 內(nèi)部編號
CAT-PTO0003...
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CAT-PTO0004 FINGER CLIP SPO2 SENSOR 血氧傳感器
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包裝特性
血氧傳感器包裝?
Biocompatible
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參考編號
TE 內(nèi)部編號
CAT-PTO0004...
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產(chǎn)品類型特性
血氧傳感器類型?
Photo Optic Components
尺寸
尺寸 MM?
4.4 x 5.1 x 1.9
使用環(huán)境
工作溫度范圍?
-20 – 80?°C?[?-4 – 176?°F?]
包裝特性
血氧傳感器包裝?
Lead frame
其他
精確度?
Sensor Dependent
范圍?
660 nm/880 nm, 660 nm/905 nm, 660 nm/940 nm
參考編號
TE 內(nèi)部編號
CAT-...
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CAT-PTO0002 TE 光電檢測器組件
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Photo Optic Components
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尺寸 MM?
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工作溫度范圍?
-20 – 80?°C?[?-4 – 176?°F?]
包裝特性
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Lead frame
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Sensor Dependent
參考編號
TE 內(nèi)部編號
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CAT-PTO0006 CAT-PTO0006 血氧傳感器
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血氧傳感器類型?
Photo Optic Components
尺寸
尺寸 MM?
4.8 x 4 x 1.3
使用環(huán)境
工作溫度范圍?
-20 – 80?°C?[?-4 – 176?°F?]
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血氧傳感器包裝?
SMT
其他
精確度?
Sensor Dependent
范圍?
660 nm/905 nm, 663 nm / 890 nm
參考編號
TE 內(nèi)部編號
CAT-PTO0006...
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CAT-PTO0002 光電檢測器組件
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產(chǎn)品類型特性
血氧傳感器類型?
Photo Optic Components
尺寸
尺寸 MM?
4.4 x 5.1 x 1.8
使用環(huán)境
工作溫度范圍?
-20 – 80?°C?[?-4 – 176?°F?]
包裝特性
血氧傳感器包裝?
Lead frame
其他
精確度?
Sensor Dependent
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TE 內(nèi)部編號
CAT-PTO0002...
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CAT-PTO0001 光電發(fā)射器組件
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產(chǎn)品類型特性
血氧傳感器類型?
Photo Optic Components
尺寸
尺寸 MM?
4.4 x 5.1 x 1.9
使用環(huán)境
工作溫度范圍?
-20 – 80?°C?[?-4 – 176?°F?]
包裝特性
血氧傳感器包裝?
Lead frame
其他
精確度?
Sensor Dependent
范圍?
660 nm/880 nm, 660 nm/905 nm, 660 nm/940 nm
參考編號
TE 內(nèi)部編號
CAT-...
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CAT-PTO0005 CAT-PTO0005 血氧傳感器
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產(chǎn)品類型特性
血氧傳感器類型?
Photo Optic Components
尺寸
尺寸 MM?
4.8 x 4 x 1.3
使用環(huán)境
工作溫度范圍?
-20 – 80?°C?[?-4 – 176?°F?]
包裝特性
血氧傳感器包裝?
SMT
其他
精確度?
Sensor Dependent
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光纖傳感器和激光傳感器：融資丨打破國外微米級激光糾偏傳感器壟斷，「天安傳感」獲深創(chuàng)投領(lǐng)投數(shù)千萬元融資
來源：創(chuàng)業(yè)邦
創(chuàng)業(yè)邦獲悉，深圳大學產(chǎn)學研合資企業(yè)天安傳感于近日獲數(shù)千萬元天使輪融資，由深創(chuàng)投領(lǐng)投，英諾天使、安車檢測、眾創(chuàng)星投資聯(lián)合跟投。天安傳感創(chuàng)始人王鑫表示，本輪融資資金將主要用于新品研發(fā)、團隊建設(shè)、契合高校研究等。
天安傳感成立于2019年底，是深圳大學與天安數(shù)碼城集團合資成立的產(chǎn)學研技術(shù)合作型項目公司。目前圍繞“環(huán)保檢測+工控自動化”雙產(chǎn)品線布局業(yè)務(wù)，車載顆粒物傳感器、車載二氧化碳傳感器、手持林格曼黑度儀和平行激光糾偏傳感器。
根據(jù)傳感器國家工程研究中心《中國傳感器發(fā)展藍皮書》的統(tǒng)計，汽車傳感器、高端氣體傳感器、光纖傳感器、環(huán)境檢測傳感器，對國外進口依賴度都是在95%以上。作為數(shù)據(jù)采集的源頭，傳感器是不可或缺的一環(huán)，因此國產(chǎn)化也將成為我國傳感器行業(yè)的必經(jīng)之路。所以在成立之初，天安傳感就將走進口替代確立為發(fā)展目標。
近年來，隨著國家專項行動推進，移動污染源尾氣監(jiān)測逐漸成為剛性需求。天安傳感依托深圳大學實驗室在光學檢測領(lǐng)域的技術(shù)沉淀，推出了車載顆粒物傳感器、車載二氧化碳傳感器、手持林格曼黑度儀等環(huán)保檢測儀器設(shè)備。
據(jù)王鑫介紹，移動污染源監(jiān)管主要有遠程實時在線監(jiān)控、路檢路查和道路大型監(jiān)控設(shè)備三種方式。“移動源環(huán)保監(jiān)管主要分為機動車監(jiān)管和非道路移動機械監(jiān)管，機動車包括商用車、乘用車和摩托車等，有300多萬臺監(jiān)管需求；非道路移動機械包括工地叉車、挖掘機和推土機等，有1000多萬臺監(jiān)管需求。所以環(huán)保檢測方面，市場需求極大。”
另一方面，天安傳感還布局了工控自動化檢測產(chǎn)品線。此前在工控自動化領(lǐng)域，我國市場基本被基恩士、山武等企業(yè)壟斷，但國外產(chǎn)品普遍存在價格較高、適配困難、售后難以及時響應(yīng)等問題。
為解決這一痛點，天安傳感推出平行激光糾偏傳感器。基于高精度、高平行度對射激光光束的特性，為工業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)提供各類零部件偏差的精確檢測信息，并幫助工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)自動控制和糾正偏差。目前主要應(yīng)用于新能源領(lǐng)域，如鋰電池卷繞等場景。“這也是國內(nèi)唯一一款，可以打破國外壟斷的微米級激光糾偏傳感器。”王鑫說。
除了國產(chǎn)替代，天安傳感也已布局了生化領(lǐng)域，并與國家生化中心達成合作，利用光纖傳感器進行早癌篩查，以及血液、尿液蛋白檢測等。
在王鑫看來，天安傳感的核心競爭力，首先在于產(chǎn)學研帶來的技術(shù)優(yōu)勢，技術(shù)來源于全國光學領(lǐng)域排名第二的深圳大學。依托深圳市傳感器技術(shù)重點實驗室團隊，深圳大學具備光學領(lǐng)域頂尖的技術(shù)研發(fā)實力和持續(xù)創(chuàng)新能力，能夠?qū)崿F(xiàn)光學傳感器的技術(shù)及原理突破。此外，由于地處深圳，深大在產(chǎn)品開發(fā)層面更接地氣，擁有較多能夠直接產(chǎn)品化的技術(shù)。
“對比民營企業(yè)來說，高校天然具有技術(shù)突破方面的優(yōu)勢。一方面是在學校的研究人員更具備工匠精神，可以不斷試錯，沉淀技術(shù)；另一方面，學校可以不側(cè)重經(jīng)濟效益，有足夠的時間與成本進行創(chuàng)新突破。”
在發(fā)現(xiàn)傳感器的國產(chǎn)化機會后及時響應(yīng)，公司成立僅半年就實現(xiàn)盈利，目前已累積100多位客戶。
作為本輪投資方，深創(chuàng)投投資團隊認為：“作為初創(chuàng)企業(yè)，天安傳感所處的檢測賽道非常具有想象空間。天安傳感的團隊綜合實力較強，研發(fā)人員主要來自于深圳大學和深圳市傳感器技術(shù)重點實驗室，其他核心成員也具備很強的產(chǎn)品設(shè)計能力和敏銳的市場嗅覺，因此產(chǎn)品落地能力較強，公司非常具有潛力。”
附
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