一种微细物体的差动检测方法
【专利摘要】本发明属于检测方法类，具体是一种微细物体的差动检测方法，其特征在于：在一基座上固定一个可控发光元件，可控发光元件两侧对称布置两个感光检测元件，在基座对面固定弧面反射镜片，进行微细物体通过检测时，采用驱动电路控制可控发光元件发出按特定频率闪烁的光束，光束通过弧面反射镜片传输至两侧的感光检测元件，两侧感光检测元件的输出信号分别通过相同的放大电路以及滤波电路处理后得到两路接收信号，将得到了两路接收信号相减得到表达微细物体通过事件的模拟信号，将该模拟信号与预设的阈值进行比较得到与通过事件相对应的脉冲信号。本发明采用差动技术检测，结构简单，方案科学合理，抗干扰能力强，易于在多种自动化设备和仪器中推广使用。
【专利说明】一种微细物体的差动检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于检测方法类，具体是一种微细物体的差动检测方法。
【背景技术】
[0002]在生产及科学研究领域，经常需要对微细物体进行精确检测和计数，例如纺织机械中纱线的圈数计量等。传统的检测方法一般采用光电检测原理，常见的有光电对射和光电反射两种方式，即通过采用一个主动发光元件发出一束光，光束通过直射或反射照射至光电耦合接收元件，一旦微细物体进入光束传输区域，必将影响光电耦合接收元件的光通量，从而导致接收元件输出电信号的幅值发生变化，进而通过判断幅值变化程度实现微细物体的检测。此外，将接收元件输出信号与预设阈值进行比较还能获得微细物体通过事件的脉冲信号，继而实现数字化检测和计量。上述方法具有结构简单、非接触检测、成本低的显著优势，但也存在易受环境光干扰、电路参数漂移影响的局限。具体表现为输出信号中除包含微细物体遮挡光路导致的幅值波动外，还含有环境光照度变化、电路参数漂移所产生的干扰信号。这使得微细物体通过事件的阈值难以确定。阈值过小易造成误触发，阈值过大又会导致漏检测，进而影响微细物体检测的准确度和可靠性。目前在微细物体检测领域，还鲜有具备高灵敏度和高可靠性的合理检测方案。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提供一种结构简单、科学合理、抗干扰能力强的微细物体的差动检测方法。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]—种微细物体的差动检测方法，其特征在于:在一基座上固定一个可控发光兀件，可控发光元件两侧对称布置两个感光检测元件，两个感光检测元件、可控发光元件管排列次序与微细物体通过方向一致，在基座对面固定弧面反射镜片，微细物体通过路径位于弧面反射镜片与基座之间的区域，弧面反射镜片轴线与可控发光元件发出的光束重合，弧面角度确保反射光束主要部分照射至可控发光元件两侧的感光检测元件；采用驱动电路控制可控发光元件发出按特定频率闪烁的光束，光束通过弧面反射镜片传输至两侧的感光检测元件，两侧感光检测元件的输出信号分别通过相同的放大电路以及滤波电路处理后得到两路接收信号，将得到了两路接收信号相减得到表达微细物体通过事件的模拟信号，将该模拟信号与预设阈值进行比较得到与微细物体通过事件相对应的脉冲信号。
[0006]本发明的两个感光检测元件对称布置在可控发光元件两侧，弧面发射镜的安装确保两侧发射光路对称，环境光对两侧发射光路的影响一致。
[0007]本发明也可采用可控发光元件与感光检测元件对射安装方式，具体是:在一基座上固定一个可控发光元件，在另一相对的基座上安装两只感光检测元件，可控发光元件与两只感光检测元件的排列次序与箭头所示的微细物体通过方向一致；两只感光检测元件间安装有挡光板；可控发光元件发出光束照射至两只感光检测元件；进行微细物体检测时，驱动电路控制可控发光元件发出按特定频率闪烁的光束并传输至两侧感光检测元件，两侧感光检测元件的输出信号分别通过相同的放大电路和滤波电路处理后得到两路接收信号，将两路接收信号相减得到表达微细物体通过事件的模拟信号，将该模拟信号与预设阈值进行比较得到与通过事件相对应的脉冲信号。
[0008]本发明的驱动电路其控制可控发光元件发出光束的闪烁频率与感光检测元件的频率响应特性一致，并且满足被检测微细物体以最大速度通过光路时不漏检的要求。
[0009]本发明两个感光检测元件各自的接收电路位于同一控制器内，电路参数漂移影响相近。
[0010]本发明的可控发光元件可以采用发光二极管，感光检测元件采用光电耦合接收管。
[0011]本发明的两路接收信号其幅值在没有微细物体通过时相近，相减所得模拟信号幅值趋近于零。在微细物体通过过程中，势必先后通过两个感光检测元件的受光路径，经两路放大电路放大后造成两路接收信号幅值瞬时明显不一致，并使得相减所得表达微细物体通过事件的模拟信号幅值瞬时显著增大，达到差动检测效果；本发明通过将两个对称布置感光检测元件的输出信号相减抵消了环境光干扰影响以及电路参数漂移影响，增强了微细物体通过事件所产生模拟信号的信噪比，不依赖单一接收电路的稳定性以及理想工作环境。本发明采用差动技术检测，结构简单，方案科学合理，抗干扰能力强，易于在多种自动化设备和仪器中推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例一示意图
[0013]图2为本发明实施例二示意图。
【具体实施方式】
[0014]实施例一如图1所示，一种微细物体通过检测方法，其特征在于:
[0015]A、在基座一 I安装发光二极管3、光电稱合接收管一 2和光电稱合接收管二 4,光电率禹合接收管一 2和光电稱合接收管二 4对称布置于发光二极管3两侧,发光二极管3、光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4排列次序与微细物体9箭头所示的通过方向一致；发光二极管3与光电耦合接收管2以及光电耦合接收管二 4之间分别安装有挡光板一5和挡光板二 6 ；
[0016]B、在基座二 12上与发光二极管3相对面安装弧面反射镜11，弧面反射镜11的轴线与发光二极管3发出光束7的轴线重合；光束7的反射光一 10照射至光电耦合接收管一2，光束7的反射光线二 8照射至光电耦合接收管4 ；
[0017]C、发光二极管3、光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4分别连接至检测控制器20。检测控制器20中设有驱动电路13、放大电路二 14、放大电路一 16、滤波电路二 15、滤波电路一 17、以及减法电路18，其中驱动电路13连接至发光二极管3，光电耦合接收管一2连接至放大电路一 16，光电耦合接收管二 4连接至放大电路二 14，放大电路一 16连接至滤波电路一 17，放大电路二 14连接至滤波电路二 15，滤波电路一 17和滤波电路二 15连接至减法电路18 ；[0018]D、减法电路18连接至阈值比较和脉冲计数电路19 ；
[0019]E、开始通过检测时，驱动电路13控制发光二极管3发出按特定频率闪烁的光束7并照射至弧面反射镜11，其反射光线一 10和反射光线二 8分别照射至光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4，微细物体9没有阻挡反射光线一 10和反射光线二 8之前，滤波电路
二15和滤波电路一 17输出信号幅值相近，减法电路18输出信号接近于零，阈值比较和脉冲计数电路19未被触发；
[0020]F、微细物体9移动至反射光路时，反射光线一 10先被遮挡导致滤波电路一 17输出信号幅值明显低于滤波电路二 15的输出信号幅值，减法电路18输出信号从接近于零状态显著增大至一正极性电压值，阈值比较和脉冲计数电路19被触发，从而实现一次通过事件检测；
[0021]G、微细物体9继续移动至光束7和反射光线二 8的传输路径时，将会依次导致滤波电路一 17和滤波电路二 15输出信号同时变小，以及滤波电路二 15输出信号幅值明显低于滤波电路一 17输出信号幅值情况的出现；这两种情况会导致减法电路18的输出信号从F所示的正极性电压值状态连续降低至零及负极性电压值，并不会再次触发阈值比较和脉冲计数19。
[0022]本发明的光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4其所处环境光条件一致，通过对光电稱合接收管一 2和光电稱合接收管二 4放大滤波后输出信号的相减有效抑制了环境光变化对微细物体通过检测的干扰。
[0023]本发明的放大电路一 16、放大电路二 14，滤波电路一 17、滤波电路二 15处于同一检测控制器20中，其电气干扰和物理工作环境相近，因此电气参数漂移特性亦相近，通过对光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4放大滤波后输出信号的相减有效抑制了电气参数漂移对微细物体通过检测过程的干扰。
[0024]实施例二
[0025]本发明的方法亦适用于可控发光元件与感光检测元件对射安装方式，实施方案如图2所示。
[0026]A、在基座一 I安装发光二极管3，在与基座一 I相对的基座二 12上安装光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4，发光二极管3、光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管
二4排列次序与微细物体9箭头所示的通过方向一致；光电耦合接收管一 2以及光电耦合接收管二 4之间分别安装有挡光板一 5和挡光板二 6 ；
[0027]B、发光二极管3发出光束的反射光线一 10照射至感光检测元件一 2，反射光线二8照射至感光检测元件4 ；
[0028]C、发光二极管3、光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4分别连接至检测控制器20，检测控制器20中设有驱动电路13，放大电路二 14、放大电路一 16、滤波电路二 15、滤波电路一 17、以及减法电路18，其中驱动电路13连接至可控发光元件3，光电耦合接收管一2连接至放大电路一 16，光电耦合接收管二 4连接至放大电路二 14，放大电路一 16连接至滤波电路一 17，放大电路二 14连接至滤波电路二 15，滤波电路一 17和滤波电路二 15连接至减法电路18。
[0029]D、减法电路18连接至阈值比较和脉冲计数电路19 ；
[0030]E、开始通过检测时，驱动电路13控制发光二极管3发出按特定频率闪烁的反射光线一 10和反射光线二 8分别照射至光电耦合接收管一 2和光电耦合接收管二 4，微细物体9没有阻挡反射光线一 10和反射光线二 8之前,滤波电路二 15和滤波电路一 17输出信号幅值相近，减法电路18输出信号接近于零，阈值比较和脉冲计数电路19未被触发；
[0031]F、微细物体9移动至反射光路时，反射光线一 10先被遮挡导致滤波电路一 17输出信号幅值明显低于滤波电路二 15的输出信号幅值，减法电路18输出信号从接近于零状态显著增大至一正极性电压值，阈值比较和脉冲计数电路19被触发，从而实现一次通过事件检测；
[0032]G、微细物体继续移动至反射光线二 8的传输路径时，将会依次导致滤波电路一 17和滤波电路二 15输出信号同时变小，以及滤波电路二 15输出信号幅值明显低于滤波电路一 17输出信号幅值情况的出现；这两种情况会导致减法电路18的输出信号从F所示的正极性电压值状态连续降低至零及负极性电压值，并不会再次触发阈值比较和脉冲计数19。
【权利要求】
1.一种微细物体的差动检测方法，其特征在于:在一基座上固定一个可控发光元件，可控发光元件两侧对称布置两个感光检测元件，接收管、可控发光元件管排列次序与微细物体通过方向一致，在基座对面固定弧面反射镜片，微细物体通过路径位于弧面反射镜片与基座之间的区域，弧面反射镜片轴心与可控发光元件发出的光束重合，弧面角度确保反射光束主要部分照射至可控发光元件两侧的感光检测元件，进行微细物体通过检测时，采用驱动电路控制可控发光元件发出按特定频率闪烁的光束，光束通过弧面反射镜片传输至两侧的感光检测元件，两侧感光检测元件的输出信号分别通过相同的放大电路以及滤波电路处理后得到两路接收信号，将得到了两路接收信号相减得到表达微细物体通过事件的模拟信号，将该模拟信号与预设的阈值进行比较得到与通过事件相对应的脉冲信号。
2.一种微细物体的差动检测方法，其特征在于:在一基座上固定一个可控发光元件，在另一相对的基座上安装两只感光检测元件，可控发光元件与两只感光检测元件排列次序与微细物体箭头所示的通过方向一致；两只感光检测元件间安装有挡光板；可控发光元件发出的光束照射至两只感光检测元件；进行微细物体通过检测时，采用驱动电路控制可控发光元件发出按特定频率闪烁的光束，传输至两侧的感光检测元件，两侧感光检测元件的输出信号分别通过相同的放大电路以及滤波电路处理后得到两路接收信号，将得到了两路接收信号相减得到表达微细物体通过事件的模拟信号，将该模拟信号与预设的阈值进行比较得到与通过事件相对应的脉冲信号。
3.根据权利要求1或2所述的微细物体差动检测方法，其特征在于:驱动电路其控制可控发光元件发出光束的闪烁频率与感光检测元件的频率响应特性一致，并且满足被检测微细物体以最大速度通过光路时不漏检的要求。
4.根据权利要求1或2所述的微细物体差动检测方法，其特征在于:两个感光检测元件各自的接收电路位于同一控制器内，电路参数漂移影响相近。
5.根据权利要求1或2所述的微细物体差动检测方法，其特征在于:可控发光元件采用发光二极管。
6.根据权利要求1或2所述的微细物体差动检测方法，其特征在于:感光检测元件采用光电耦合接收管。
【文档编号】G01N21/17GK103698277SQ201310656786
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】王廷周, 沈之远, 张立锋, 沈孟锋, 俞红祥 申请人:浙江师范大学