CN109557596B - 一种复合式双对射光电传感器及相应的安检设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合式双对射光电传感器及相应的安检设备。该光电传感器包括A端模块和B端模块，A端模块和B端模块分别包括发射电路和接收电路；A端模块的发射电路用于发出调制光对射至B端模块的接收电路，形成一路对射光电检测；B端模块的发射电路用于发出调制光对射至A端模块的接收电路，形成另一路对射光电检测；A端模块和B端模块的接收电路对向布置，使两路对射光电检测的调制光方向相反。本发明既可满足安检设备的双路光电传感检测要求，又具有自动增益控制功能、抗互扰功能及自测试功能。

Description

一种复合式双对射光电传感器及相应的安检设备

技术领域

本发明涉及一种复合式双对射光电传感器，同时也涉及包括该复合式双对射光电传感器的安检设备，属于辐射检测技术领域。

背景技术

为了感知安检设备传送带上经过的行包，进而对行包进行计数和X光检测，需要在安检设备行包入口处安装对射式光电传感器。根据民航系统规定，对射式光电传感器必须可以检测到传送带上厚度为7mm的扁平钢板。为此，对射式光电传感器的光轴必须低于安检设备传送带上方7mm。但是，对射式光电传感器采用这样的光轴高度，对于从通道前端伸出的物体将不能及时响应，可能造成物体的X射线检测图像不完整。那么，如图1所示，需要在该对射式光电传感器上方再设置一个对射式光电传感器，用于避免上述问题。

因此，一台安检设备的检测通道入口至少需要安装两个对射式光电传感器。对于检测通道入口和出口可互换的安检设备，其出入口均需要安装至少两个对射式光电传感器，即最少四个对射式光电传感器同时在安检设备通道两端工作。目前，国内安检设备所使用的对射式光电传感器均为单对射式光电传感器的外购成品，其缺点是：

1.这种单对射式光电传感器由专门厂家生产，并采用集成式封装，配合集成的平面发射管和接收管，内附光学聚焦器件，成本较高；

2.两个物理上独立的光电传感器，安装调整费时费力；

3.不具备自动增益调整功能，在外部提供发射功率调整旋钮和检测灵敏度调整旋钮，安装时须人工进行灵敏度调试；

4.不能根据安检设备的要求，进行自身功能检查，以及时发现传感器异常。

另外，这种单对射式光电传感器包括发射端和接收端，发射的光束是某种模式的调制光。并且，同一型号的调制光模式固定，不能改变。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种复合式双对射光电传感器。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述复合式双对射光电传感器的安检设备。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种复合式双对射光电传感器，包括A端模块和B端模块，所述A端模块和所述B端模块分别包括发射电路和接收电路；

所述A端模块的发射电路用于发出调制光对射至所述B端模块的接收电路，形成一路对射光电检测；

所述B端模块的发射电路用于发出调制光对射至所述A端模块的接收电路，形成另一路对射光电检测；

所述A端模块和B端模块的接收电路对向布置，使两路对射光电检测的所述调制光方向相反。

其中较优地，所述A端模块和所述B端模块各自内部的所述发射电路和所述接收电路的编码调制和解码调制不同；其中，所述A端模块的发射电路编码调制与所述B端模块的接收电路解码调制一致，所述B端模块的发射电路编码调制与所述A端模块的接收电路解码调制一致。

其中较优地，所述A端模块和所述B端模块的发射电路分别包括编码调制单元、前级驱动单元、功率驱动单元、光线发射单元及功能测试单元，所述编码调制单元、所述前级驱动单元、所述功率驱动单元及所述光线发射单元依次连接，所述功能测试单元与所述前级驱动单元的输入端连接；其中，

调整所述功能测试单元输出的外部功能测试信号为高电平或低电平，使所述光线发射单元对应发出或停止发出相应频率的调制光。

其中较优地，所述A端模块和所述B端模块的接收电路分别包括光电接收转换单元、放大单元、解码调制单元、检测输出单元、自动增益控制单元及错误检测单元；所述光电接收转换单元与所述放大单元的输入端连接，所述放大单元的输出端与所述解码调制单元的输入端连接，所述解码调制单元的输出端分别与所述检测输出单元、所述自动增益控制单元及所述错误检测单元的输入端连接，所述自动增益控制单元的输出端与所述放大单元的输入端连接。

其中较优地，所述A端模块和所述B端模块的发射电路和接收电路中，编码调制单元和解码调制单元分别采用调频或调相方式,使两束调制光对应的调制频率或相位不同。

其中较优地，所述编码调制单元外接第一电容和第一电阻，调整所述第一电容和所述第一电阻的数值，使所述编码调制单元基于不同的编码频率输出编码调制信号。

其中较优地，所述解码调制单元外接第六电容和第九电阻，调整所述第六电容和所述第九电阻的数值，使所述解码调制单元基于与对应的所述编码调制单元一致的解码频率完成调制光信号的解码输出。

其中较优地，所述自动增益控制单元包括比例积分放大电路、分压电路，所述分压电路的输入端用于接收所述解码调制单元输出的放大器增益检测信号，所述分压电路的输出端与所述比例积分放大电路输入端连接，所述比例积分放大电路的输出端用于向所述放大单元输入自动增益控制输出信号，以自动控制所述放大单元的变阻放大器增益。

其中较优地，所述调制光的光轴平行且具有预设间距，以适应行李包裹的感测。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种安检设备，包括上述的复合式双对射光电传感器，所述复合式双对射光电传感器安装在所述安检设备的入口。

与现有技术相比较，本发明所提供的复合式双对射光电传感器具有如下特点：

(1)满足安检设备光电检测的全部要求。在安检设备入口处，安装一套本复合式双对射光电传感器，即可满足双路光电传感检测。方便了安装与运行维护，有效提高了系统的可靠性；

(2)本复合式双对射光电传感器设计在一个印刷电路板组件中，体积大幅缩小，减化了系统接线，改善了电磁兼容环境。

(3)采用通用元器件，专门针对安检设备设计，无需外部封装，成本大幅降低，与广泛应用的光电传感器相比，成本仅为其十分之一。

(4)具有自动增益控制功能，系统安装后，无须人工调整检测灵敏度。

(5)具有抗互扰功能，避免了X射线安检设备上下两个光电传感器的互扰，确保了行包检测的准确可靠。

(6)具有自测试功能，可实现多个本复合式双对射光电传感器的统一测试，以及时发现器件异常。

附图说明

图1为现有安检设备入口安装两个对射式光电传感器的结构示意图；

图2为本发明所提供的复合式双对射光电传感器的工作原理框图；

图3为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，A端模块和B端模块的发射电路和接收电路的原理框图；

图4为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，发射电路的编码调制单元的电路原理图；

图5为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，发射电路的前级驱动单元、功率驱动单元、光线发射单元的电路原理图；

图6为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，接收电路的光电接收转换单元和放大单元的电路原理图；

图7为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，接收电路的解码调制单元的电路原理图；

图8为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，接收电路的检测输出单元的电路原理图；

图9为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，接收电路的自动增益控制单元的电路原理图；

图10为本发明所提供的复合式双对射光电传感器中，接收电路的错误检测单元的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

如图2所示，本发明所提供的复合式双对射光电传感器包括至少两个分别设置有发射电路和接收电路的模块。为描述方便起见，在本发明中分别将其称为A端模块和B端模块。A端模块1和B端模块2均包括发射电路3和接收电路4；其中，A端模块1的发射电路3用于发出调制光18对射至B端模块2的接收电路4，形成一路对射光电检测；B端模块2的发射电路3用于发出调制光19对射至A端模块1的接收电路4，形成另一路对射光电检测。并且，A端模块1和B端模块2的接收电路4对向布置，使两路对射光电检测的调制光方向相反，从而在物理位置上避免了两路对射光电检测的相互干扰。

另外，A端模块的发射电路编码调制与B端模块的接收电路解码调制一致，B端模块的发射电路编码调制与A端模块的接收电路解码调制一致。并且，A端模块1和B端模块2自身内部的发射电路和接收电路的编码调制和解码调制不同，以有效消除互扰。

调制光18和调制光19光轴平行且具有预设间距，以适应不同形状行李包裹的感测；其中较佳地，调制光18和调制光19光轴平行且具有70毫米间距。

A端模块1和B端模块2的发射电路3和接收电路4均组装在同一块印刷电路板上，使本复合式双对射光电传感器的体积大幅缩小，从而减化了系统接线，改善了电磁兼容环境。

如图3所示，A端模块1和B端模块2的发射电路3分别包括编码调制单元5、前级驱动单元6、功率驱动单元7、光线发射单元8及功能测试单元17，其中，编码调制单元5、前级驱动单元6、功率驱动单元7及光线发射单元8依次连接，功能测试单元17与前级驱动单元6的输入端连接。功能测试单元17用于向发射电路3发送外部功能测试信号，以控制发射电路3处于调制光发射状态或调制光关闭状态。具体地说，通过将编码调制单元产生的编码调制信号发送至前级驱动单元6，并通过功能测试单元17产生的外部功能测试信号控制前级驱动单元6输出的前级驱动信号，使功率驱动单元7驱动光线发射单元8发出或停止发出相应频率的调制光，从而使A端模块1和B端模块2的发射电路3处于调制光发射状态或调制光关闭状态。

同样，如图3所示，A端模块1和B端模块2的接收电路4分别包括光电接收转换单元9、放大单元10、解码调制单元11、检测输出单元12、自动增益控制单元13及错误检测单元14；其中，光电接收转换单元9与放大单元10的输入端连接，放大单元10的输出端与解码调制单元11的输入端连接，解码调制单元11的输出端分别与检测输出单元12、自动增益控制单元13及错误检测单元14的输入端连接，自动增益控制单元13的输出端与放大单元10的输入端连接；检测输出单元12的输出端用于输出检测输出信号15，错误检测单元14的输出端用于输出错误输出信号16。

其中，光电接收转换单元9用于将接收的调制光18或调制光19转换成调制电流，并输出给放大单元10转换成调制电压信号；该调制电压信号输出至解码调制单元11，以便向检测输出单元12输入解码检测输出信号，从而完成调制光信号的解码输出；检测输出单元12用于根据接收的解码检测输出信号，指示是否收到对应的调制光。自动增益控制单元13用于根据接收的解码调制单元11输出的放大器增益检测信号(其反映了调制光18或调制光19的强弱)，向放大单元10输入自动增益控制输出信号，以控制放大单元10的增益，从而将放大单元10输出的调制电压信号稳定在解码调制单元11可正确解码的电压范围内，从而免除了对放大单元10增益的人工调整。错误检测单元14用于根据输出的错误输出信号16辨别行包是否正常通过和本复合式双对射光电传感器是否出现故障。

为了避免本复合式双对射光电传感器内的两束调制光(调制光18和调制光19)之间相互干扰，编码调制单元5和解码调制单元11的调制状态应严格区别。因此，在本发明的一个实施例中，编码调制单元5和解码调制单元11可以均采用调频或调相方式,使两路对射光电检测采用了不同频率或相位进行调制，即本复合式双对射光电传感器内的两束调制光(即调制光18和调制光19)的调制频率或相位不同。

具体地说，当本复合式双对射光电传感器的编码调制单元5和解码调制单元11采用调频方式时，A端模块1的发射电路3发射的光脉冲频率及占空比与B端模块2的接收电路4的解码频率及占空比一致，B端模块2的发射电路3发射的光脉冲频率及占空比与A端模块1的接收电路4的解码频率及占空比一致。当本复合式双对射光电传感器的编码调制单元5和解码调制单元11采用调相方式时，A端模块1的发射电路3发射的光脉冲相位及占空比与B端模块2的接收电路4的解码相位及占空比一致，B端模块2的发射电路3发射的光脉冲相位及占空比与A端模块1的接收电路4的解码相位及占空比一致。并且，A端模块1的发射电路3发射的光脉冲频率及占空比与B端模块2的发射电路3发射的光脉冲频率及占空比不同；或者，A端模块1的发射电路3发射的光脉冲相位及占空比B端模块2的发射电路3发射的光脉冲相位及占空比不同。

下面结合图4～图10，详细说明本复合式双对射光电传感器的工作原理。

在A端模块1和B端模块2的发射电路3中，编码调制单元5可以采用编码集成电路，用于基于不同的编码频率或编码相位输出编码调制信号。并且，A端模块1和B端模块2的编码调制单元5的编码频率或编码相位不同。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，编码调制单元5的编码集成电路U1可以采用型号为LM567的编码集成芯片(通用音调译码器)。其中，该编码集成芯片U1的第5引脚(定时电阻端TR)与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端和编码集成芯片U1的第6引脚(定时电容端TC)分别与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，编码集成芯片U1第4引脚与电源电压VCC连接，编码集成芯片U1的第7引脚接地。并且，编码集成芯片U1的第5引脚(定时电阻端TR)还用于输出编码调制信号20(为振荡方波)。编码集成芯片U1的第2引脚(回路滤波端)与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地。

编码集成芯片U1通过外接定时元件第一电容C1和第一电阻R1可使编码集成芯片U1的振荡频率在0.01Hz～500kHz范围内连续变化。例如，在A端模块1的编码调制单元5中，当第一电容C1和第一电阻R1分别取值为8.2kΩ和0.01μF时，编码集成芯片U1的编码频率约为11kHz，即编码调制单元5的编码频率约为11kHz；在B端模块2的编码调制单元5中，当第一电容C1和第一电阻R1分别取值为10kΩ和0.01μF时，编码集成芯片U1的编码频率约为9kHz，即编码调制单元5的编码频率约为9kHz。另外，第二电容C2作为调节带宽的滤波电容，其决定编码集成芯片U1的捕捉带宽，第二电容C2的电容值越大，编码集成芯片U1的带宽越窄，编码集成芯片U1的可调带宽0％～14％。

在A端模块1和B端模块2的发射电路3中，如图5所示，前级驱动单元6可以采用触发器D1A；例如可以采用型号为CD4093的与非门施密特触发器，该与非门施密特触发器D1A具有两个输入端和一个输出端。其中，非门施密特触发器D1A的第一输入端与功能测试单元17连接，用于接收外部功能测试信号；非门施密特触发器D1A的第二输入端与发射电路3的编码调制单元5的编码调制信号输出端连接，即第二输入端可以与编码集成芯片U1的第5引脚连接，用于接收编码调制单元5输出的编码调制信号20。非门施密特触发器D1A的输出端与功率驱动单元7的输入端连接。通过编码调制单元5输出的编码调制信号20与外部功能测试信号经与非门施密特触发器D1A与非运算后生成前级驱动信号21，并从非门施密特触发器D1A的输出端输出给功率驱动单元7的输入端。

在A端模块1和B端模块2的发射电路3中，如图5所示，功率驱动单元7包括第一晶体三极管V3、第二晶体三极管V4、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4；第一晶体三极管V3的基极作为功率驱动单元7的输入端，用于接收前级驱动单元6输出的前级驱动信号21；第一晶体三极管V3的集电极接地，第一晶体三极管V3的发射极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第二电阻R2和第二晶体三极管V4的基极连接，第二电阻R2的另一端分别与电源电压VCC和第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第二晶体三极管V4的发射极连接，第二晶体三极管V4的集电极与光线发射单元8的输入端连接。

光线发射单元8可以采用红外发光二极管V1，用于发射调制光18或调制光19。红外发光二极管V1的阳极作为光线发射单元8的输入端，用于与第二晶体三极管V4的集电极连接，红外发光二极管V1的阴极接地。其中较佳地，红外发光二极管V1的峰值发射波长为940nm，谱带宽度为45nm。

其中，第二电阻R2与第三电阻R3组成分压偏置电路，为第二晶体三极管V4提供直流电压；第四电阻R4为限流电阻，实现限流的作用。

当前级驱动单元6接收的外部功能测试信号为高电平时，前级驱动单元6输出的前级驱动信号21为编码调制信号20，该编码调制信号20作用于功率驱动单元7的第一晶体三极管V3和第二晶体三极管V4，从而驱动光线发射单元8的红外发光二极管V1发出相应频率的调制光。当前级驱动单元6接收的外部功能测试信号为低电平时，前级驱动单元6输出的前级驱动信号21为高电平，使第一晶体三极管V3和第二晶体三极管V4截止，光线发射单元8的红外发光二极管V1停止发出相应频率的调制光。

在A端模块1和B端模块2的接收电路4中，如图6所示，光电接收转换单元9可以采用PIN硅光电二极管V2，用于接收调制光18或调制光19，并将所接收的调制光18或调制光19转换成调制电流。其中较佳地，PIN硅光电二极管V2的检测光谱范围为840nm～1100nm，响应曲线峰值对应940nm，使PIN硅光电二极管V2的检测光谱与光线发射单元8的红外发光二极管V1的光谱范围匹配，从而得到良好的传输响应。

如图6所示，放大单元10包括由第一运算放大器N1A(如采用型号为TL074运算放大器)、第一场效应管V5、第六电阻R6和第五电阻R5组成的变阻放大器，及输入偏置电路26。其中，第一运算放大器N1A的同相输入端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地，第一运算放大器N1A的反相输入端分别与光电接收转换单元9的输出端(PIN硅光电二极管V2的阴极)、第六电阻R6的一端、第一场效应管V5的漏极连接，第一运算放大器N1A的输出端分别与第六电阻R6的另一端、第一场效应管V5的源极、解码调制单元11的输入端连接，第一场效应管V5的栅极与输入偏置电路26连接。其中，输入偏置电路26包括第七电阻R7和第八电阻R8，第七电阻R7的一端与自动增益控制单元13的输出端连接，第七电阻R7的另一端分别与第八电阻R8的一端和第一场效应管V5的栅极连接，第八电阻R8的另一端接地。

放大单元10的变阻放大器用于将接收的光电接收转换单元9输出的调制电流转换成调制电压信号22，并输入到解码调制单元11的输入端。为了保证调制电压信号22稳定在解码调制单元11可正确解码的电压范围内，需要控制变阻放大器的增益。由于变阻放大器的最大增益是第六电阻R6的取值，变阻放大器的最小增益是第一场效应管V5的导通电阻；因此，变阻放大器通过接收自动增益控制单元13输出的自动增益控制输出信号25，以控制第一场效应管V5的导通状态来实现变阻放大器自动增益调节，从而免除了变阻放大器增益的人工调整。

在A端模块1和B端模块2的接收电路4中，解码调制单元11可以采用解码集成电路，用于基于与对应的编码调制单元5一致的解码频率或解码相位完成调制光信号的解码输出。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，解码调制单元11的解码集成电路U2也可以采用型号为LM567的解码集成芯片(通用音调译码器)。因为，该解码集成芯片既可以实现编码功能，也可以实现解码功能。解码集成芯片U2的第3引脚(输入端)与第三电容C4的一端连接，第三电容C4的另一端用于接收放大单元10的变阻放大器输出的调制电压信号22；解码集成芯片U2的第2引脚(回路滤波端)与第四电容C5的一端连接，第四电容C5的另一端接地；解码集成芯片U2的第1引脚(输出滤波端)与第五电容C6的一端连接，第五电容C6的另一端接地，解码集成芯片U2的第1引脚还用于向自动增益控制单元13的输入端输入放大器增益检测信号24，以反映放大单元10输出的调制电压信号22的强弱；解码集成芯片U2的第5引脚(定时电阻端TR)与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端分别与解码集成芯片U2的第6引脚(定时电容端TC)和第六电容C7的一端连接，第六电容C7的另一端接地，解码集成芯片U2第4引脚与电源电压VCC连接，解码集成芯片U2的第7引脚接地。解码集成芯片U2的第8引脚(输出端)分别用于向检测输出单元12、错误检测单元14的输入端输入解码检测输出信号23。

解码集成电路U2通过外接定时元件第九电阻R9和第六电容C7可使编解码集成电路U2的振荡频率在0.01Hz～500kHz范围内连续变化。例如，为了使B端模块2的解码调制单元11的解码频率与A端模块1的编码调制单元5的编码频率对应，需要将B端模块2的解码调制单元11中的第九电阻R9和第六电容C7取值分别为8.2kΩ和0.01μF，从而使B端模块2的解码调制单元11的解码频率约为11kHz。为了使A端模块1的解码调制单元11的解码频率与B端模块2的编码调制单元5的编码频率对应，需要将A端模块1的解码调制单元11中的第九电阻R9和第六电容C7取值分别为10kΩ和0.01μF，从而使A端模块1的解码调制单元11的解码频率约为9kHz。另外，第四电容C5作为调节带宽的滤波电容，其决定解码集成芯片U2的捕捉带宽，第四电容C5的电容值越大，解码集成芯片U2的带宽越窄，解码集成芯片U2的可调带宽0％～14％。

因此，本发明的一个实施例中，对应于调制光18，A端模块1发射电路3的编码频率和B端模块2接收电路4的解码频率均为11kHz；对应于调制光19，B端模块2发射电路3的编码频率和A端模块1接收电路4的解码频率均为9kHz，从而在实现两路光电检测的同时避免了两束调制光的互扰。

当解码集成电路U2通过第三电容C4接收到放大单元10的变阻放大器输出的调制电压信号22时，如果调制电压信号22的频率与解码调制单元11中的第九电阻R9和第六电容C7设置的频率一致时，解码调制单元11的第8引脚输出解码检测输出信号23为低电平，否则为高电平，从而实现调制光信号(调制电压信号22)的解码输出。

如图8所示，检测输出单元12包括第一比较器D2A(如型号为LM393的比较器)、第一发光二极管H1及第十电阻R10；第十电阻R10的一端与电源电压VCC连接，第十电阻R10的另一端与第一发光二极管H1的阳极连接，第一发光二极管H1的阴极分别与解码集成电路U2的第8引脚、第一比较器D2A的反相输入端连接，第一比较器D2A的同相输入端与参考电压Vref连接，第一比较器D2A的输出端用于输出检测输出信号15。

当检测输出单元12接收的解码调制单元11输出的解码检测输出信号23为低电平时，第一发光二极管H1被点亮，用于指示接收电路4(A端模块1和B端模块2的接收电路4)收到了对应发射电路3发出的调制光。此时，参考电压Vref高于解码检测输出信号23的电压，第一比较器D2A输出的检测输出信号15为高电平。反之，当检测输出单元12接收的解码调制单元11输出的解码检测输出信号23为高电平时，第一比较器D2A输出的检测输出信号15为低电平，第一发光二极管H1熄灭，用于指示接收电路4(A端模块1和B端模块2的接收电路4)未收到对应的调制光；在实际应用中，第一发光二极管H1熄灭，对应于安检设备传送带上有行李包裹通过，阻断了对应的调制光。

如图9所示，自动增益控制单元13包括比例积分放大电路27、分压电路28，分压电路28的输入端用于接收解码调制单元11输出的放大器增益检测信号24，该放大器增益检测信号24的大小反映了放大单元10输出的调制电压信号22的强弱。分压电路28的输出端与比例积分放大电路27输入端连接，比例积分放大电路27的输出端用于向放大单元10的输入偏置电路26输入自动增益控制输出信号25，以自动控制放大单元10的变阻放大器增益。

其中，分压电路28包括第十五电阻R15和第十六电阻R16,第十五电阻R15的一端作为分压电路28的输入端，用于接收解码调制单元11输出的放大器增益检测信号24；第十五电阻R15的另一端与第十六电阻R16的一端连接在一起作为分压电路28的输出端，用于与比例积分放大电路27输入端连接，第十六电阻R16的另一端接地。

比例积分放大电路27包括第二运算放大器N1B(如采用型号为TL074运算放大器)、第三运算放大器N1C(如采用型号为TL074运算放大器)、第八电容C9、第十七电阻R17、第十八电阻R18；第二运算放大器N1B的同相输入端与分压电路28输出端连接，第二运算放大器N1B的反相输入端与第二运算放大器N1B的输出端连接，第二运算放大器N1B的输出端与第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端分别与第三运算放大器N1C的反相输入端、第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端与第八电容C9的一端连接，第八电容C9的另一端与第三运算放大器N1C的输出端连接，第三运算放大器N1C的输出端用于向放大单元10的输入偏置电路26输入自动增益控制输出信号25；第三运算放大器N1C的同相输入端通过第十九电阻R19与参考电压Vref连接。

自动增益控制单元13将接收的解码调制单元11输出的放大器增益检测信号24，经过分压电路28分压后输入到比例积分放大电路27，比例积分放大电路27将接收的放大器增益检测信号24与参考电压Vref比较，得到电压差经运算后，输出自动增益控制输出信号25，通过自动增益控制输出信号25自动控制放大单元10的变阻放大器增益，从而将放大单元10输出的调制电压信号稳定在解码调制单元11可正确解码的电压范围内，从而免除了对放大单元10增益的人工调整。

由于安检设备的X光检测过程是由本复合式双对射光电传感器输出信号触发启动的，为防止检测过程中出现未感测到的行包，在运行过程中，应及时确认本复合式双对射光电传感器处于良好的工作状态。为此，通过错误检测单元14检测本复合式双对射光电传感器的工作状态是否存在异常。

如图10所示，错误检测单元14包括反相电路29、峰值取样保持电路30、第二比较器D2B(如采用型号为LM393的比较器)、第二发光二极管H2、第十一电阻R11及第十四电阻R14；反相电路29的输入端用于接收解码调制单元11输出的解码检测输出信号23，反相电路29的输出端分别与第十一电阻R11的一端、峰值取样保持电路30的输入端连接，第十一电阻R11的另一端与电源电压VCC连接，峰值取样保持电路30的输出端与第二比较器D2B的同相输入端连接，第二比较器D2B的反相输入端与参考电压Vref，第二比较器D2B的输出端与第二发光二极管H2的阴极连接，第二发光二极管H2的阳极与第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的另一端与电源电压VCC连接，第二比较器D2B的输出端还用于输出错误输出信号16。

其中，反相电路29包括第二场效应管V5，第二场效应管V5漏极和源极间在内部并联有保护二极管，保护二极管阴极接在V5漏极，阳极接在V5源极。第二场效应管V5的栅极作为反相电路29的输入端，用于接收解码调制单元11输出的解码检测输出信号23；第二场效应管V5的漏极为反相电路29的输出端，用于将接收的解码检测输出信号23反相后输入到峰值取样保持电路30；第二场效应管V5的源极接地。

峰值取样保持电路30包括第一二极管V6、第十二电阻R12、第十三电阻R13、电容C8；第一二极管V6的阳极作为峰值取样保持电路30的输入端，用于接收反相电路29输出的经反相后的解码检测输出信号23，第一二极管V6的阴极与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端分别与第十三电阻R13的一端、电容C8的阳极、第二比较器D2B的同相输入端连接，第十三电阻R13的另一端和电容C8的阴极分别接地。

峰值取样保持电路30的取样时间常数τ1为第十二电阻R12与电容C8的乘积，保持时间常数τ2为第十三电阻R13与电容C8的乘积。其中较佳地，为实现快速峰值取样，峰值取样保持电路30的取样时间常数τ1可以取值为0.0022s；而为了辨别行包的是否正常通过和本复合式双对射光电传感器是否出现故障，峰值取样保持电路30保持时间常数τ2远大于取样时间常数τ1，取值为600s最佳。

当解码调制单元11解码成功时，其输出的解码检测输出信号23为低电平，电容C8在取样时间常数τ1时间内被充电至高电平，并使电容C8的电压高于参考电压Vref，此时，第二比较器D2B输出的错误输出信号16为高电平，使第二发光二极管H2熄灭，用于指示本复合式双对射光电传感器处于正常工作状态。

由于本复合式双对射光电传感器处于正常工作状态时，多个行包通过安检设备的传送带，其遮挡本复合式双对射光电传感器的调制光光轴的时间一般不会超过60s，而保持时间常数τ2远大于这一时间，在这一时间内电容C8上的电压尚未放电至参考电压Vref，此时，一旦解码调制单元11接收到调制电压信号且解码成功，电容C8即被迅速充电至高电平。因此，行包检测时，第二发光二极管H2不会被点亮，错误输出信号16不会为低电平。但当出现以下情况时，错误输出信号16会变为低电平，需要输出报警信号：

1.本复合式双对射光电传感器刚上电，而接收电路4未接收到对应的调制光时，由于C8电压为零，此时，错误输出信号16将会输出低电平。

2.本复合式双对射光电传感器工作过程中，接收电路4长时间内未接收到调制光或接收器件出现异常时，电容C8的电压将会以时间常数τ2指数衰减，最终电容C8的电压低于参考电压Vref，使错误输出信号16输出低电平。

其中，第一种情况用于测试上电时的本复合式双对射光电传感器的功能；第二种情况用于本复合式双对射光电传感器运行时的实时监测，以及时发现可能存在的故障，从而实现对本复合式双对射光电传感器的故障检测。

综上所述，本发明所提供的复合式双对射光电传感器与现有技术相比较，其有益效果是：

(1)满足安检设备光电检测的全部要求。在安检设备入口处，安装一套本复合式双对射光电传感器，即可满足双路光电传感检测。方便了安装与运行维护，有效提高了系统的可靠性；

(2)本复合式双对射光电传感器设计在一个印刷电路板组件中，体积大幅缩小，减化了系统接线，改善了电磁兼容环境。

(3)采用通用元器件，专门针对安检设备设计，无需外部封装，成本大幅降低，与广泛应用的光电传感器相比，成本仅为其十分之一。

(4)具有自动增益控制功能，系统安装后，无须人工调整检测灵敏度。

(5)具有抗互扰功能，避免了X射线安检设备上下两个光电传感器的互扰，确保了行包检测的准确可靠。

(6)具有自测试功能，可实现多个本复合式双对射光电传感器的统一测试，以及时发现器件异常。

另外，本发明还提供一种安检设备。该安检设备的入口安装有本发明所提供的复合式双对射光电传感器，从而实现双路光电传感检测，并感知安检设备传送带上经过的行包，进而对行包进行计数和X光检测。

以上对本发明所提供的复合式双对射光电传感器及相应的安检设备进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (6)

1.一种复合式双对射光电传感器，其特征在于包括A端模块和B端模块，所述A端模块和所述B端模块分别包括发射电路和接收电路；

所述A端模块的发射电路用于发出调制光对射至所述B端模块的接收电路，形成一路对射光电检测；所述B端模块的发射电路用于发出调制光对射至所述A端模块的接收电路，形成另一路对射光电检测；其中，所述A端模块的发射电路编码调制与所述B端模块的接收电路解码调制一致，所述B端模块的发射电路编码调制与所述A端模块的接收电路解码调制一致；

所述A端模块和所述B端模块的发射电路分别包括编码调制单元、前级驱动单元、功率驱动单元、光线发射单元及功能测试单元，所述编码调制单元、所述前级驱动单元、所述功率驱动单元及所述光线发射单元依次连接，所述功能测试单元与所述前级驱动单元的输入端连接；

所述A端模块和所述B端模块的接收电路对向布置，使两路对射光电检测的所述调制光方向相反；其中，所述A端模块和所述B端模块的接收电路分别包括光电接收转换单元、放大单元、解码调制单元、检测输出单元、自动增益控制单元及错误检测单元；所述光电接收转换单元与所述放大单元的输入端连接，所述放大单元的输出端与所述解码调制单元的输入端连接，所述解码调制单元的输出端分别与所述检测输出单元、所述自动增益控制单元及所述错误检测单元的输入端连接，所述自动增益控制单元的输出端与所述放大单元的输入端连接；

所述自动增益控制单元包括比例积分放大电路、分压电路；其中，所述比例积分放大电路包括第二运算放大器（N1B）、第三运算放大器（（N1C））、第八电容（C9）、第十七电阻（R17）、第十八电阻（R18）；第二运算放大器（N1B）的同相输入端与分压电路的输出端连接，第二运算放大器（N1B）的反相输入端与第二运算放大器（N1B）的输出端连接，第二运算放大器（N1B）的输出端与第十七电阻（R17）的一端连接，第十七电阻（R17）的另一端分别与第三运算放大器（N1C）的反相输入端、第十八电阻（R18）的一端连接，第十八电阻（R18）的另一端与第八电容（C9）的一端连接，第八电容（C9）的另一端与第三运算放大器（N1C）的输出端连接，第三运算放大器（N1C）的输出端用于向所述放大单元的输入偏置电路输入自动增益控制输出信号；第三运算放大器（N1C）的同相输入端通过第十九电阻（R19）与参考电压连接；所述分压电路包括第十五电阻（R15）和第十六电阻（R16）, 第十五电阻（R15）的一端作为所述分压电路的输入端，用于接收所述解码调制单元输出的放大器增益检测信号；第十五电阻（R15）的另一端与第十六电阻（R16）的一端连接在一起作为所述分压电路的输出端，用于与所述比例积分放大电路输入端连接，第十六电阻（R16）的另一端接地；

所述分压电路的输入端用于接收所述解码调制单元输出的放大器增益检测信号，所述分压电路的输出端与所述比例积分放大电路的输入端连接，所述比例积分放大电路的输出端用于向所述放大单元输入自动增益控制输出信号，以自动控制所述放大单元的变阻放大器增益。

2.如权利要求1所述的复合式双对射光电传感器，其特征在于：

所述A端模块和所述B端模块各自的发射电路和接收电路中，编码调制单元和解码调制单元分别采用调频或调相方式,使两束调制光对应的调制频率或相位不同。

3.如权利要求2所述的复合式双对射光电传感器，其特征在于：

所述编码调制单元外接第一电容和第一电阻，调整所述第一电容和所述第一电阻的数值，使所述编码调制单元基于不同的编码频率输出编码调制信号。

4.如权利要求3所述的复合式双对射光电传感器，其特征在于：

所述解码调制单元外接第六电容和第九电阻，调整所述第六电容和所述第九电阻的数值，使所述解码调制单元基于与对应的所述编码调制单元一致的解码频率完成调制光信号的解码输出。

5.如权利要求1所述的复合式双对射光电传感器，其特征在于：

所述调制光的光轴平行并且具有预设间距，以适应行李包裹的感测。

6.一种安检设备，其特征在于包括权利要求1～5中任意一项所述的复合式双对射光电传感器，所述复合式双对射光电传感器安装在所述安检设备的入口。