光电传感器分类有哪些

光电传感器分类有哪些
光电传感器分类有哪些

光电传感器分类有哪些?

(1)对射型

检测方式

为了使投光器发出的光能进入受光器,对向设置投光器与受光器。

如果检测物体进入投光器和受光器之间遮蔽了光线,进入受光器的光量将减少。

掌握这种减少后便可进行检测。

此外,检测方式与对射型相同,在传感器形状方面,也有投光受光部一体化,称为槽形的种类。

特长:

动作的稳定度高,检测距离长。(数cm~数十m)

即使检测物体的通过线路变化,检测位置也不变。

检测物体的光泽?颜色?倾斜等的影响很少。

(2)扩散反射型

检测方式

在投受光器一体型中,通常光线不会返回受光部。如果投光部发出的光线碰到检测物体,检

测物体反射的光线将进入受光部,受光量将增加。掌握这种增加后,便可进行检测。

特长:

检测距离为数cm~数m。

便于安装调整。

在检测物体的表面状态(颜色、凹凸)中光的反射光量会变化,检测稳定性也变化。

(3)回归反射型

检测方式

在投受光器一体型中,通常投光部发出的光线将反射到相对设置的反射板上,回到受光部。如果检测物体遮蔽光线,进入受光部的光量将减少。

掌握这种减少后,便可进行检测。

特长

检测距离为数cm~数m。

布线.光轴调整方便(可节省工时)。

检测物体的颜色、倾斜等的影响很少。

光线通过检测物体2次,所以适合透明体的检测。

检测物体的表面为镜面体的情况下,根据表面反射光的受光不同,有时会与无检测物体的状

态相同,无法检测。这种影响可通过MSR功能来防止。

(4) 距离设定型

检测方式

作为传感器的受光元件,使用2比例光电二极管或位置检测元件。通过检测物体反射的投

光光束将在受光元件上成像。这一成像位置以根据检测物体距离不同而差异的三角测距原理为检测原理。

下图所示的是使用2比例光电二极管的检测方式。2比例光电二极管的一端(接近外壳的

一侧)称为N(Near)侧,而另一端称为F(Far)侧。检测物体存在于已设定距离的位置上的情况下,反射光将在N侧和F侧的中间点成像,两侧的二极管将受到同等的光量。此外,相

对于设定距离,检测物体存在于靠近传感器的位置的情况下,反射光将在N侧成像。相反的,

相对于设定距离,检测物体存在于较远的位置的情况下,反射光将在F侧成像。传感器可通过

计算N侧与F侧的受光量差来判断检测物体的位置。

距离设定型的特长

受检测物体的表面状态?颜色的影响少。

不易受背景物体的影响。

BGS(Background Suppression)和FGS(Foreground Suppression)

在E3Z-LS61/-66/-81/-86中,检测传输带上物体的情况下,可选择BGS和FGS两种功能中的任

何一个。

BGS是不会对比设定距离更远的背景(传输带)进行检测的功能。

FG是不会对比设定距离更近的物体,以及回到受光器的光量少于规定的物体进行检测的功能,反言之,是只对传输带进行检测的功能。回到受光器光量少的物体是指:

①检测物体的反射率极低,比黑画纸更黑的物体。

②反射光几乎都回到投光侧,如镜子等物体。

③反射光量大,但向随机方向发散,有凹凸的光泽面等物体。

注:③的情况下,根据检测物体的移动,有时反射光会暂时回到受光侧,所以有时需要通过OFF延迟定时器来防止高速颤动。

特长

可对微小的段差进行检测(BGS、FGS)。

不易受检测物体的颜色影响(BGS、FGS)。

不易受背景物体的影响(BGS)。

有时会受检测物体的斑点影响(BGS、FGS)。

(5)限定反射型

检测方式

与扩散反射型相同,接受从检测物体发出的反射光进行检测。设置为在投光器和受光器上仅入射

正反射光,仅对离开传感器一定距离(投光光束与受光区域重叠的围)的检测物体进行检测。

下图中,可在(A)位置检测物体,但在(B)位置无法检测。

特长

可检测微妙的段差。

限定与传感器的距离,只在该围有检测物体时进行检测。

不易受检测物体的颜色的影响。

不易受检测物体的光泽、倾斜的影响。

②按检测方式选择点

对射型/回归反射型的确认事项

检测物体

1.大小、形状(纵×横×高)

2.透明度(不透明体|半透明体|透明体)

3.移动速度V(m/s或个/分)

传感器

1.检测距离(L)

2.形状?大小的限制

a)传感器

b)回归反射板(回归反射型的情况下)

3.有无多个紧密安装

a)台数

b)安装间距

c)是否可以交错安装

4.安装的限制(是否需要角度等)

环境

1.环境温度

2.有无水、油、药品等飞散

3.其他

扩散反射型、距离设定型、限定反射型的确认事项检测物体

1.大小?形状(纵×横×高)

2.颜色

3.材料(铁、SUS、木、纸等)

4.表面状态(粗糙、有光泽)

5.移动速度V(m/s或个/分)

传感器

1.检测距离(与工件之间的距离)(L)

2.形状、大小的限制

3.有无多个紧密安装

a)台数

b)安装间距

4.安装的限制(是否需要角度等)

背景

1.颜色

2.材料(铁、SUS、木、纸等)

3.表面状态(粗糙、有光泽等)

环境

1.环境温度

2.有无水、油、药品等飞散

3.其他

③按构成分类

光电传感器通常由投光部、受光部、增幅部、控制部、电源部构成,按其构成状态可分为以下几类。

(1)放大器分离型

仅投光部和受光部分离,分别作为投光部和受光部(对射型)、或一体的投受光器(反射型)。其他的增幅部、控制部采用一体的放大器单元形。

特长

投受光器仅由投光元件、受光元件及光学系统构成,所以可以采用小型。

即使在狭小的场所设置投、受光器,也可在较远的场所调整灵敏度。

投?受光部与放大器单元间的信号线很容易受干扰。

代表机型(放大器单元):E3C-LDA、E3C

(2)放大器置型

除电源部以外为一体。(对射型分为包括投光部的投光器和包括受光部、增幅部、控制部的受光器两种)。电源部单独采用电源单元等形状。

特长

由于受光部、增幅部、控制部为一体,所以不需要围绕微小信号的信号线,不易受干扰的影响。

与放大器分离型相比,布线工时更少。

一般比放大器分离型大,但与没有灵敏度调整的类型相比,绝不逊色。

代表机型:E3Z、E3T、E3S-C

(3)电源置型

连电源部也包含在投光器、受光器中的一体化产品。

特长

可直接连接到商用电源上,此外还能从受光器直接进行容量较大的控制输出。

投光器、受光器中还包括了电源变压器等,所以与其他形态相比很大。

代表机型:E3G、E3JK、E3JM

(4)光纤型

是在投光部、受光部上连接光纤的产品。由光纤单元和放大器单元构成,但本公司没有电源置的放大器单元系列产品。

特长

根据光纤探头(前端部分)的组合不同,可构成对射型或反射型。

适合于检测微小物体。

光纤单元不受干扰的影响。

代表机型(放大器单元):E3X-DA-S、E3X-MDA、E3X-NA .

[本日:4 本周

光电传感器的分类及应用 (1)

光电传感器的分类及应用 [摘要]:传感器是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。光电传感器作为传感器中的重要一员,广泛应用在社会生活的各个方面。本文简介了光敏二极管的原理,并简单介绍了常见的五种光敏传感器工作原理及应用场合,同时结合传感器的工作原理,举例说明了传感器在日常生活的常见应用。 [关键字]光电传感器光电传感器光敏二极管 在当今信息时代,传感器已经渗透到各行各业。在生活中,我们常常依靠传感器来实现监测和自动调节功能。在高新技术领域,微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得传感器的应用与日俱增。光电传感器以光电效应为理论基础,由光电材料构成,具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,在检测和控制中应用非常广泛。 光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,而光电材料是光电传感器中的重要组成部分。光照在光电材料上时,材料表面的电子吸收能量。当电子吸收的能量足够大时,电子会克服原子核对它的束缚力,脱离材料表面而进入外界空间,从而改变光电材料的导电性。光电传感器是采用光电材料作为检测的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器中常用的光电元件是光敏二极管和光敏三极管。光敏二极管的工作原理是光照照到P-N结上时,吸收光能并转换为电能。光敏二极管在光敏元件中有两种工作状态:(1)当光敏二极管加上反向电压时,管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变,光照强度越大,反向电流越大,大多数都工作在这种状态。(2)光敏二极管上不加电压,利用P-N结在受光照时产生正向电压的原理,把它用作微型光电池。当有光照时,光敏二极管输出电流。光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外,还有对电信号放大的功能。因此与光敏二极管相比,光敏三极管有更高的灵敏度。光敏二极管与光敏三极管在光电传感器中起着重要决定性作用。 光敏传感器工作时,发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管、激二极管及红外发射二极管,光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度,接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成,在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等,在其后面是检测电路,它能滤出有效信号,此外,光电关的结构元件中还有发射板和光导纤维。1 光电传感器主要有以下五种。 1.对射式光电传感器。所谓的对射式传感器就是指组成传感器的发射器和接受器是分开放置的,发射器发射红外光后,会经过一定距离的传输后才能到达

光电传感器的应用与新技术doc

光电传感器的应用与新技术 --浅谈光电池与CCD 摘要:光电传感器是利用光电效应制成的一类传感器的总称,它能将光学量转变为电学量,广泛应用于检测和自动化系统。光电传感器包括光电池和光电阻传感器。本文将以下几个方面:1. 什么是光电池和光电阻传感器;2.光电池和光电阻传感器的比较;3.光电传感器的实际应用;4.光电传感器在未来的发展方向,详细地介绍光电传感器,并提出本人对光电传感器在未来的预测。 一光电池和光电阻 在介绍光电传感器之前,我们有必要先了解一下光电效应。光电效应是光照射到某些物质上,使该物质的电特性发生变化的一种物理现象,可分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应三种。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应[1]。它是指,在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。光电导效应是指当入射光射到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自生电导增大。光生伏特效应是指当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),在自建场的作用下,半导体内部产生光电压的效应[2]。光电传感器都是利用光电效应制成的。 1.光电池 光电池是一种能在光的照射下,不加偏置,产生电动势半导体器件,也属于电能量型传感器。光电池的种类很多,有硒,氧化亚铜,硫化铊,硫化镉,锗,硅,砷化镓光电池等。其中最受重视的是硅光电池,因为它有一系列优点:性能稳定,光谱范围宽,频率特性好,传递效率高(接近理论极限17%),能耐高温辐射等[3]。 1.1光电池的工作原理 光电池的工作原理是光生伏特效应。当光子的能量hγ大于半导体材料的禁带宽度时,半导体材料吸收光而产生电子空穴对,这样在半导体材料内部形成载流子的浓度梯度,进而在受照表面和暗面产生一个开路的光电压。 1.2光电池的特性 光电池的特性主要有光谱特性,光照特性等。

光电传感器论文86094

光电传感器 关键字:光电效应光电元件光电特性传感器分类传感器应用摘要:在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单, 形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。 正文: 一、理论基础——光电效应 光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大是,电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应 根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v 为光波频率,h 为普朗克常数,h=6.63*10-34 J/HZ),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。 假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律: 12 m h - A 2 式中,m为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A。由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强hc多大,都不会产生光电子发射, 此频率限称为“红限”。相应的波长为K A式中,c为光速,A为逸出功。 当受到光照射时,吸收电子能量,其电阻率降低的导电现象称为光导效应。它属于内光电效应。当光照在半导体上是,若电子的能量大与半导体禁带的能级宽度,则电子从价带跃迁到导带,形成电子,同时,价带留下相应的空穴。电子、空穴仍留在半导体内,并参与导电在外电场作用下形成的电流。 除金属外,多数绝缘体和半导体都有光电效应,半导体尤为显著,根据光导效应制造的光电元件有固有入射光频率,当光照在光电阻上,其导电性增强,电阻值下降。光强度愈强,其阻值愈小,若停止光照,其阻值

光电传感器在生活中的应用-

光电传感器在生活中的应用 ——CCD图像传感器 摘要: 在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。 光电传感器由于反应速度快,能实现非接触测量,而且精度高、分辨力高、可靠性好,加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点,因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前,世界上光电传感领域的发展可分为两大方向:原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟,对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。 关键字:光电传感器;CCD图像传感器 正文 一、CCD的工作方式 ?CCD和传统底片相比,CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过,人眼 的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞,分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。 CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 ?CCD(Charge Coupled Devices,CCD)由大量独立光敏元件组成,每个光敏元 件也叫—个像素。这些光敏元件通常是按矩阵排列的,光线透过镜头照射到光电二极管上,并被转换成电荷。每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度,图像光信号转换为电信号。当CCD工作时,CCD将各个像素的信息经过模傲转换器处理后变成数字信号,数字信号以一一定格式压缩后存入缓存内,然后图像数据根据不间的需要以数字信号和视频信号的方式输出。

红外传感器分类

光电传感器工作原理(红外线光电传感器原理) 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。 发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。 此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。 三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。 分类和工作方式 ⑴槽型光电传感器 把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光,在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡,光电开关便动作。输出一个开关控制信号,切断或接通负载电流,从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。 ⑵对射型光电传感器 若把发光器和收光器分离开,就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关,简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧,检测物通过时阻挡光路,收光器就动作输出一个开关控制信号。 ⑶反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内,在它的前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下,发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;一旦光路被检测物挡住,收光器收不到光时,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。 ⑷扩散反射型光电开关 它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器,但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光,并把光部分反射回来,收光器就收到光信号,输出一个开关信号。

光电开关分类与特点

光电开关分类与特点 光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器,工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。 光电开关的分类 1 按检测方式分 常用光电开关的分类方法:按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距 槽型光电开关(9张)离远,可检测半透明物体的密度(透光度)。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近,以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远,适宜作远距离检测,也可检测透明或半透明物体。 2 按结构分类 光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。放大器分离型是将放大器与传感器分离,并采用专用集成电路和混合安装工艺制成,由于传感器具有超小型和多品种的特点,而放大器的功能较多。因此,该类型采用端子台连接方式,并可交、直流电源通用。具有接通和断开延时功能,可设置亮、音动切换开关,能控制6种输出状态,兼光电开关 有接点和电平两种输出方式。 放大器内藏型是将放大器与传感一体化,采用专用集成电路和表面安装工艺制成,使用直流电源工作。其响应速度局面(有0.1ms和1ms两种),能检测狭小和高速运动的物体。改变电源极性可转换亮、暗动,并可设置自诊断稳定工作区指示灯。兼有电压和电流两种输出方式,能防止相互干扰,在系统安装中十分方便。 电源内藏型是将放大器、传感器与电源装置一体化,采用专用集成电路和表面安装工艺制成。它一般使用交流电源,适用于在生产现场取代接触式行程开关,可直接用于强电控制电路。也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯,输出备有SSR固态继电器或继电器常开、常闭接点,可防止相互干扰,并可紧密安装在系统中。 光电开关的特点 MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物,是HGK系列红外光电开关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自己显着的特点: ●具有自诊断稳定工作区指示功能,可及时对射式光电开关 告知工作状态是否可靠; ●对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能,安装方便; ●对ES外同步(外诊断)控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令,外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化; ●响应速度快,高速光电开关的响应速度可达到0.1ms,每分钟可进行30万次检测操作,能检出高速移动的微小物体; ●采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺,具有很高的可靠性; ●体积小(最小仅20×31×12mm)、重量轻,安装调试简单,并具有短路保护功能。

最新光电传感器的应用与新技术49303

光电传感器的应用与新技术49303

光电传感器的应用与新技术 --浅谈光电池与CCD 摘要:光电传感器是利用光电效应制成的一类传感器的总称,它能将光学量转变为电学量,广泛应用于检测和自动化系统。光电传感器包括光电池和光电阻传感器。本文将以下几个方面:1. 什么是光电池和光电阻传感器;2.光电池和光电阻传感器的比较;3.光电传感器的实际应用;4.光电传感器在未来的发展方向,详细地介绍光电传感器,并提出本人对光电传感器在未来的预测。 一光电池和光电阻 在介绍光电传感器之前,我们有必要先了解一下光电效应。光电效应是光照射到某些物质上,使该物质的电特性发生变化的一种物理现象,可分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应三种。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应[1]。它是指,在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。光电导效应是指当入射光射到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自生电导增大。光生伏特效应是指当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),在自建场的作用下,半导体内部产生光电压的效应[2]。光电传感器都是利用光电效应制成的。 1.光电池 光电池是一种能在光的照射下,不加偏置,产生电动势半导体器件,也属于电能量型传感器。光电池的种类很多,有硒,氧化亚铜,硫化铊,硫化镉,锗,硅,砷化镓光电池等。其中最受重视的是硅光电池,因为它有一系列优

点:性能稳定,光谱范围宽,频率特性好,传递效率高(接近理论极限17%),能耐高温辐射等[3]。 1.1光电池的工作原理 光电池的工作原理是光生伏特效应。当光子的能量hγ大于半导体材料的禁带宽度时,半导体材料吸收光而产生电子空穴对,这样在半导体材料内部形成载流子的浓度梯度,进而在受照表面和暗面产生一个开路的光电压。 1.2光电池的特性 光电池的特性主要有光谱特性,光照特性等。 如 图为硒光电池和硅光电池的光谱特性曲 线,即相对灵敏度与入射光的波长的关系曲 线。从图上可知,不同材料的光谱峰值位置 是不同的[4]。硅光电池的峰值在800微米左 右,而锗光电池的峰值在450微米左右。实际使用时,应根据光源性质来选择光电池,而且要注意的是,光电池的光谱特性还与温度有关。 如图为硅光电池的光照特性。光生 电动势与光照间的特性曲线称为开路电 压曲线,光电流密度与光照强度的特性 曲线称为短路电流曲线。由图可知,当 光照足够大时,开路电压趋于饱和,因此,可以将光电池当做电流源使用,这是光电池的主要优点之一[5]。 光电池的特性还有频率特性,温度特性,在这儿就不详细叙述了。

光电传感器的发展及其应用

光电传感器的发展及其应用 摘要:光电式传感器(photoelectric transducer),基于光电效应的传感器,在受到可见光照射后即产生光电效,将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外,还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量,如尺寸、位移、速度、温度等,因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。 关键词:光电传感器、光电效应、发展、应用实例 1 引言 光电传感器由于反应速度快,能实现非接触测量,而且精度高、分辨力高、可靠性好,加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点,因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前,世界上光电传感领域的发展可分为两大方向:原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟,对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。 2 光电传感器原理及应用 2.1光电式传感器 光电传感器又称光传感器,其基本原理是以光电效应为基础,通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的,它的基本结构如图1,它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛[1]。 图 1

光电传感器的电源要是一个恒光源,电源稳定性的设计至关重要,电源的稳定性直接影响到测量的准确性,常用光源有以下几种: ⑴、发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点,并能和集成电路相匹配。因此,广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。 ⑵、丝灯泡这是一种最常用的光源,它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感,构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除,而仅用它的红外线做光源,这样,可有效防止其他光线的干扰。 ⑶、激光激光与普通光线相比具有能量高度集中,方向性好,频率单纯、相干性好等优点,是很理想的光源。 由光源、光学通路和光电器件组成的光电传感器在用于光电检测时,还必须配备适当的测量电路。测量电路能够把光电效应造成的光电元件电性能的变化转换成所需要的电压或电流。不同的光电元件,所要求的测量电路也不相同。下面介绍几种半导体光电元件常用的测量电路。 半导体光敏电阻可以通过较大的电流,所以在一般情况下,无需配备放大器。在要求较大的输出功率时,可用图2所示的电路。图3(a)给出带有温度补偿的光敏二极管桥式测量电路。当入射光强度缓慢变化时,光敏二极管的反向电阻也是缓慢变化的,温度的变化将造成电桥输出电压的漂移,必须进行补偿。图中一个光敏二极管做为检测元件,另一个装在暗盒里,置于相邻桥臂中,温度的变化对两只光敏二极管的影响相同,因此,可消除桥路输出随温度的漂移。光敏三极管在低照度入射光下工作时,或者希望得到较大的输出功率时,也可以配以放大电路,如图3所示。 图2 图3 由于光敏电池即使在强光照射下,最大输出电压也仅0.6V,还不能使下一

光电传感器介绍

光电式传感器 1.概述 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,它是把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号的器件。 光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来,新的光电器件不断涌现,特别是CCD图像传感器的诞生,为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。 2.物理特性 2.1外光电效应 2.1.1光子假设 1887年,赫兹发现光电效应,爱因斯坦第一个成功解释光电效应。爱因斯坦根据普朗克量子假说而进一步提出的光量子,即光子概念,对光电效应研究做出了决定性的贡献。爱因斯坦光子假说的核心思想是:表面上看起来连续的光波是量子化的。单色光由大量不连续的光子组成。若单色光频率为n,那么每个 光子的能量为E=hv, 动量为。 由爱因斯坦光子假说发展成现代光子论(photon theory)的两个基本点是:

(1) 光是由一颗一颗的光子组成的光子流。每个光子的能量为E = hv,动量 为。由N个光子组成的光子流,能量为N hv。 (2) 光与物质相互作用,即是每个光子与物质中的微观粒子相互作用。 根据能量守恒定律,约束得最不紧的电子在离开金属面时具有最大的初动 能,所以对于电子应有: 2.2 内光电效应 光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量,并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。 光电效应:当具有一定能量E的光子投射到某些物质的表面时,具有辐射能量的微粒将透过受光的表面层,赋予这些物质的电子以附加能量,或者改变物质的电阻大小,或者使其产生电动势,导致与其相连接的闭合回路中电流的变化,从而实现了光—电转换过程。在光线作用下能使物体电阻率改变的称为内光电效应。属于内光电效应的光电转换元件有光敏电阻以及由光敏电阻制成的光导管等。 2.2.1光电导效应 光照变化引起半导体材料电导变化的现象称光电导效应(又称为光电效应、光敏效应),即光电导效应是光照射到某些物体上后,引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。当光照射到半导体材料时,材料吸收光子的能量,使非传导态电子变为传导态电子,引起载流子浓度增大,因而导致材料电导率增大。在光线作用下,对于半导体材料吸收了入射光子能量,若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度,就激发出电子-空穴对,使载流子浓度增加,半导体的导电性增加,阻值减低,这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。

光电传感器及应用教案.

学习情境(项目)5授课说明 学习领域名称:家电传感器应用授课教师:课程总学时: 72 项目5:节能灯与光电传感器学时数: 16 累计学时: 48 授课时间安排与执行记录 授课班级 智能家电授课地点 授课日期资讯7 10月6日1-4 节 家电产品控制 实训室 计划0.5 10月9日1-4 节 家电产品控制 实训室 决策0.5 家电产品控制 实训室 实施 6 家电产品控制 实训室 检查 1 家电产品控制 实训室 评估 1 家电产品控制 实训室 参考资料PPT、网络资源、节能灯控制电路 教学方法宏观:引导文法微观:见下 教学目标 知识目标: 1.光电式传感器的分类及工作原理 2.光电式传感器特性 3.红外热释电传感器的分类及工作原理 4.红外热释电传感器特性 5.菲尼尔透镜工作原理及作用技能目标: 6.测量电路构成; 7.光敏电阻在节能灯智能控制中的作用 8.红外热释电传感器实际应用中的安装 9.光敏与红外热释电在节能灯控制策略 中的实施 态度目标: 10.培养学生的沟通能力及团队协作精神 11.养成良好的职业道德 12.提高质量、成本、安全、环保意识 重点: 13.红外热释电传感器特性 1.测量电路 2.光敏电阻的选用与电路设计 3.光敏与红外热释电在节能灯控制策略中的实施 难点: 1.各类光电式传感器的工作原理 2.光电式传感器的特性 3.菲尼尔透镜工作原理及作用 资讯:7学时(注:1学时=45 min,下同) 教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备注 1.目标描述下发设计任务书,描述项目学 习目标 实物展示、PPT 设计任务书 讲授法 演示法 15 min 下发引导文 2.布置任务1)交代项目任务 2)发放相关学习资料 PPT 讲授法 演示法 15 min

光电传感器

传感器按工作的原理可以分为电容传感器,电感传感器,光电传感器,等等 ?光电传感器的定义: 光电传感器:光电传感器是利用光线检测物体的传感器的统称,是由传感器的发射部分发射光信号并经被检测物体的反射、阻隔和吸收,再被接受部分检测并转换为相应电信号来实现控制的装置。 ?光电传感器的构成 光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发射器,接收器和检测电路 ?光电传感器的特点 1.非接触式检测,传感器使用寿命长,对被检物无损害 2.适用于长距离检测,用途广泛 3.适用的被检物种类众多,对光线传播有影响的物体均可 4.响应频率高,适用于高速流水线检测使用 5.检测精度高,能用于不同的色彩分辨

?漫反射式光电传感器 漫反射式光电传感器是发射器和接收器置于一体,正常情况下接收器收不到发射器发出的光信号;当检测物通过时阻隔了光,并把光部分反射回来,接收器收到光信号,输出一个开关控制信号 特点 1.安装使用时不需要对齐光路 2.节省安装使用空间 3.安装接线简便 4.检测区域大 ?对射式光电传感器 对射式光电传感器是由独立发射器和接收器组成的光电传感器。由于发射器和接收器分离,传感器的检测距离加大。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发射器和接收器分别装在检测物通过路径的两侧,

并必须将两者对准以建立光路,被检物通过时阻挡光路,接收器就动作输出一个开关控制信号。 特点 1.长距离检测,高精度检测 2.可检测小物体 3.不受被检物的形状、颜色和材质影响 4.适用恶劣工作环境 回归反射式光电传感器 回归反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内,在其前方装一块反光板,利用反射原理完成光电控制作用的光电传感器。正常情况下,发射器发出的光被反光板反射回来被接收器收到;一旦光路被检测物挡住,接收器检测的光信号有变化,光电传感器就动作,输出一个开关控制信号。 特点:

传感器原理与应用习题第8章光电式传感器

传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材:传感器技术(第 3 版)贾伯年主编,及其他参考书 第8 章光电式传感器 8-1 简述光电式传感器的特点和应用场合,用方框图表示光电式传感器的组成。 8-2 何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应? 答:外光电效应:在光线的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。 光电导效应:在光线作用下,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,而引起材料电导率的变化的现象。 光生伏特效应:在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。 8-3 试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。答:光电池:光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。它有较大面积的PN 结,当光照射在PN 结上时,在结的两端出现电动势。当光照到PN 结区时,如果光子能量足够大,将在结区附近激发出电子-空穴对,在N 区聚积负电荷,P 区聚积正电荷,这样N 区和P 区之间出现电位差。 8-4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能?它们对正确选用器件有什么作用? 8-5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件?试举例说明。 答:不同类型光敏电阻光照特性不同,但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件,一般在自动控制系统中用作光电开关。 光谱特性与光敏电阻的材料有关,在选用光敏电阻时,应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑,才能获得满意的效果。 8-6 简述CCD 图像传感器的工作原理及应用。 8-7 何谓PSD ?简述其工作原理及应用。 8-8 说明半导体色敏传感器的工作原理及其待深入研究的问题。 8-9 试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。 8-10 简述光电传感器的主要形式及其应用。 答:模拟式(透射式、反射式、遮光式、辐射式)、开关式。 应用:光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测。 8-11 举出你熟悉的光电传感器应用实例,画出原理结构图并简单说明原理。 8-12 试说明图8-33(b)所示光电式数字测速仪的工作原理。(1 )若采用红外发光器件为光源,虽看不见灯亮,电路却能正常工作,为什么?( 2 )当改用小白炽灯作光源后,却不能正常工作,试分析原因。

光电传感器特性分析

光电传感器特性分析 摘要:随着科技的发展,人类越来越注重信息和自动化,在日常的生产学习过 程中,人们常常要进行自动筛选、自动传送,而为了实现这些,光电传感发挥了不可磨灭的作用。光敏传感器的物理基础是光电效应,即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。 关键词:光电效应、光电传感器、光敏材料 一、 理论基础——光电效应 光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下,电子逸出物体表面的外发射的现象,也称光电发射效应,基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象,称为光电导效应,大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。 1.外光电效应 光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大,电子会克服束缚逸出表面,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应。 根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v 为光波频率,h 为普朗克常数),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律: 式中,m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,w 为逸出功。 由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w 。由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率 限称为“红限”。相应的波长为 式中,c 为光速,w 为逸出功。 2.内光电效应 当光照射到半导体表面时,由于半导体中的电子吸收了光子的能量,使电子从半导体表面逸出至周围空间的现象叫外光电效应。利用这种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极等。半导体材料的价带与导带间有一个带隙,其能量间隔为Eg 。一般情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体 w hv -=2mv 2 1 w hc K = λ

光电传感器应用

浙江工业职业技术学院

消除或削弱背景光及温度等因素的影响。 二、应用举例 1.光电比色温度计(光源本身是被测物) (1)问题的提出:高温测量,物体辐射出的光波与温度有关。(2)原理:根据热辐射定律,使用光电池进行非接触测温。根据有关的辐射定律,物体在两个特定波长λ1、λ2上的辐射程度 Iλ1、Iλ2之比与该物体的温度成指数关系。 Iλ1/Iλ2=K1e-K2/T 由光路图及电路原理框图介绍其原理,注意参比信号。2.光电式烟尘浓度计(透射式) (1)问题的提出:为了控制和减少烟尘的排放量和节能 的要求,对烟尘的监测是必须的。 (2)通过光路及电路原理框图介绍其原理,注意参比信 号,由于两个通道结构完全一样,所以在最后运算U1/U2值时,上述误差可自动抵消,减小了测量误差。 3.光电式转速表(反射式) (1)问题的提出:由于机械式转速表和接触式电子转速 表精度不高,且影响被测物的运转状态,已不能满足自动化的要求。光电式转速计可用于测量高转速而又不影响被测物; (2)通过光路及电路原理框图介绍其原理: a)选用光电二极管(响应时间短)用于高频调制信号测量;

b)数字量测量,不用参比信号。 4.光电式边缘位置检测器(遮挡式) (1)问题的提出:光电式边缘位置检测器是用来检测带 型材料在生产过程中偏离正确位置的大小及方向,从而为纠偏控制电路提供纠偏信号。 (2)通过光路及转换电路介绍其原理: a)光路一半遮挡一半透过; b)桥路及运算放大器组成,接入参比光敏电阻; c)光敏电阻一般不能作模拟量测量,这里限用于控制。 三、总结以上各例使学生建立光路系统与电路结合的概念,并能 举一反三、灵活应用。 小结: 1、光电式传感器的应用类型 2、应用举例

光电传感器特性分析

光电传感器特性分析 摘要:随着科技的发展,人类越来越注重信息和自动化,在日常的生产学习过程中,人们常常要进行自动筛选、自动传送,而为了实现这些,光电传感发挥了不可磨灭的作用。光敏传感器的物理基础是光电效应,即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。 关键词:光电效应、光电传感器、光敏材料 一、理论基础——光电效应 光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下,电子逸出物体表面的外发射的现象,也称光电发射效应,基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象,称为光电导效应,大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。 1.外光电效应 光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大,电子会克服束缚逸出表面,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应。 根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v为光波频率,h为普朗克常数),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正

离子的束缚,另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律: 式中,m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,w 为逸出功。 由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w 。由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大, 都不会产生光电子发射,此频率限称为“红限”。相应的波长为 式中,c 为光速,w 为逸出功。 2.内光电效应 当光照射到半导体表面时,由于半导体中的电子吸收了光子的能量,使电子从半导体表面逸出至周围空间的现象叫外光电效应。利用这种现象可以制成阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极等。半导体材料的价带与导带间有一个带隙,其能量间隔为Eg 。一般情况下,价带中的电子不会自发地跃迁到导带,所以半导体材料的导电性远不 如导体。但如果通过某种方式给价带中的电子提供能量,就可以将其 激发到导带中,形成载流子,增加导电性。光照就是一种激励方式。当入射光的能量hν≥Eg( Eg 为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收 光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对。这里的电子并未逸出形成光电子,但显然存在着由于光照而产生的电效应。因此,这种光电效应就是一种内光电效应。从理论和实验结果分析,要使价带中的电子跃迁到导带,也存在一 w hv -=2mv 21 w hc K = λ

《光电传感器介绍》(参考Word)

光电式传感器 1.概述 2.物理特性 2.1外光电效应 2.1.1光子假设 2.2 内光电效应 2.2.1光电导效应 2.2.2光电转换元件 3.光电式传感器 3.1工作原理 3.2光电传感器分类 4.光电传感器应用 4.1光电传感器优点 4.1.1光电式带材跑偏检测器 4.1.2包装充填物高度检测 4.1.3光电色质检测 4.1.4烟尘浊度监测仪 4.1.5其他方面的应用 5.光纤传感器 5.1基本工作原理 5.2光纤的种类与特性 5.3光纤传感器的应用 6.常用光电传感器及生产厂家和参数 光电式传感器

1.概述 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,它是把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号的器件。 光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来,新的光电器件不断涌现,特别是CCD图像传感器的诞生,为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。 2.物理特性 2.1外光电效应 2.1.1光子假设 1887年,赫兹发现光电效应,爱因斯坦第一个成功解释光电效应。爱因斯坦根据普朗克量子假说而进一步提出的光量子,即光子概念,对光电效应研究做出了决定性的贡献。爱因斯坦光子假说的核心思想是:表面上看起来连续的光波是量子化的。单色光由大量不连续的光子组成。若单色光频率为n,那么每个 光子的能量为E=hv, 动量为。 由爱因斯坦光子假说发展成现代光子论(photon theory)的两个基本点是: (1) 光是由一颗一颗的光子组成的光子流。每个光子的能量为E = hv, 动量为。由N个光子组成的光子流,能量为N hv。 (2) 光与物质相互作用,即是每个光子与物质中的微观粒子相互作用。 根据能量守恒定律,约束得最不紧的电子在离开金属面时具有最大的初动能,所以对于电子应有:

光电传感器应用论文

光电传感器 概况: 在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。 现代电测技术日趋成熟,由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点,已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。然而电测法容易受到干扰,在交流测量时,频率响应不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求,在激光技术迅速发展的今天,已经能够解决上述的问题。 磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光,是本世纪60年代初迅速发展起来的又一新技术,它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。由于以往普通光源单色度低,故很多重要的应用受到限制,而激光的出现,使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。现在,利用激光已经制成了许多传感器,解决了许多以前不能解决的技术难题,使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。 比如说用激光制成的光导纤维传感器,能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点,不必电源供电,这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用,也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。 磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。当一束偏振光通过介质时,若在光束传播方向存在着一个外磁场,那么光通过偏振面将旋转一个角度,这就是磁光效应。也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。在特定的试验装置下,偏转的角度和输出的光强成正比,通过输出光照射激光二极管LD,就可以获得数字化的光强,用来测量特定的物理量。 正文 一、工作原理

光电传感器的应用及其发展趋势

光电传感器的应用及其发展趋势 摘要:光电传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化,然后,借助光电元件把光信号转换成电信号来实现控制。如光电开关、光感电阻、光感二极管、光电池、光纤等。光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛,它是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有反应快、精度高、非接触等优点,而且可测参数多,结构简单,形式灵活多样。本文列举了光电传感器技术在一些领域里的应用。并阐述了当前传感器技术的发展现状以及发展趋势。 关键词:光电效应;光电器件;常见故障;检测控制;发展趋势 光电传感器,一般由光源、光学通路和光电元件等3部分组成,是通过将光电信号转换为电信号检测被测目标的一种装置。近年来,新的光电器件不断涌现,光电传感器的应用范围更加广泛。 一、光电传感器的原理 光电传感器的工作原理是:首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后通过光电转换元件变换成电信号。光电传感器的工作基础是光电效应。由光通量对光电元件作用的不同原理所制成光学测控系统是多种多样的,按光电元件输出量性质可分为两类,即模拟式光电传感器和脉冲式光电传感器,前者是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量问呈单值关系。按被测量方法可分为透射式、漫反射式、遮光式三类:①透射式。被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部分被吸收后,透射光投射到光电元件上;②漫反射式。恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;③遮光式。当光源发出的光通量经被测物遮挡其中一部分,使投射到光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置相关。光敏二极管是最常见的光传感器,不同于一般二极管的是其管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口,为增加射入光线的受光面积,PN结的面积做得较大。光敏二极管工作在反向偏置的状态下,并与负载电阻相串联。当无光照时,它与普通二极管一样,反向电流很小,称为光敏二极管的暗电流;当有光照时,载流子被激发,产生电子-空穴,称为光电载流子。在外电场的作用下,光电载流子参于导电,形成的比暗电流大得多的反向电流,称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比,在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。 光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外,还有对

光电传感器分类有哪些

(1)对射型 检测方式 为了使投光器发出的光能进入受光器,对向设置投光器与受光器。 如果检测物体进入投光器和受光器之间遮蔽了光线,进入受光器的光量将减少。 掌握这种减少后便可进行检测。 此外,检测方式与对射型相同,在传感器形状方面,也有投光受光部一体化,称为槽形的种类。 特长: 动作的稳定度高,检测距离长。(数cm~数十m) 即使检测物体的通过线路变化,检测位置也不变。 检测物体的光泽颜色倾斜等的影响很少。 (2)扩散反射型 检测方式 在投受光器一体型中,通常光线不会返回受光部。如果投光部发出的光线碰到检测物体,检 测物体反射的光线将进入受光部,受光量将增加。掌握这种增加后,便可进行检测。 特长: 检测距离为数cm~数m。 便于安装调整。 在检测物体的表面状态(颜色、凹凸)中光的反射光量会变化,检测稳定性也变化。 (3)回归反射型 检测方式 在投受光器一体型中,通常投光部发出的光线将反射到相对设置的反射板上,回到受光部。如果检测物体遮蔽光线,进入受光部的光量将减少。 掌握这种减少后,便可进行检测。 特长 检测距离为数cm~数m。 布线.光轴调整方便(可节省工时)。 检测物体的颜色、倾斜等的影响很少。 光线通过检测物体2次,所以适合透明体的检测。 检测物体的表面为镜面体的情况下,根据表面反射光的受光不同,有时会与无检测物体的状 态相同,无法检测。这种影响可通过MSR功能来防止。 (4) 距离设定型 检测方式 作为传感器的受光元件,使用2比例光电二极管或位置检测元件。通过检测物体反

射的投 光光束将在受光元件上成像。这一成像位置以根据检测物体距离不同而差异的三角测距原理为检测原理。 下图所示的是使用2比例光电二极管的检测方式。2比例光电二极管的一端(接近外壳的 一侧)称为N(Near)侧,而另一端称为F(Far)侧。检测物体存在于已设定距离的位置上的情况下,反射光将在N侧和F侧的中间点成像,两侧的二极管将受到同等的光量。此外,相 对于设定距离,检测物体存在于靠近传感器的位置的情况下,反射光将在N侧成像。相反的, 相对于设定距离,检测物体存在于较远的位置的情况下,反射光将在F侧成像。传感器可通过 计算N侧与F侧的受光量差来判断检测物体的位置。 距离设定型的特长 受检测物体的表面状态颜色的影响少。 不易受背景物体的影响。 BGS(Background Suppression)和FGS(Foreground Suppression) 在E3Z-LS61/-66/-81/-86中,检测传输带上物体的情况下,可选择BGS和FGS两种功能中的任 何一个。 BGS是不会对比设定距离更远的背景(传输带)进行检测的功能。 FG是不会对比设定距离更近的物体,以及回到受光器的光量少于规定的物体进行检测的功能,反言之,是只对传输带进行检测的功能。回到受光器光量少的物体是指: ①检测物体的反射率极低,比黑画纸更黑的物体。 ②反射光几乎都回到投光侧,如镜子等物体。 ③反射光量大,但向随机方向发散,有凹凸的光泽面等物体。 注:③的情况下,根据检测物体的移动,有时反射光会暂时回到受光侧,所以有时需要通过OFF延迟定时器来防止高速颤动。 特长 可对微小的段差进行检测(BGS、FGS)。 不易受检测物体的颜色影响(BGS、FGS)。 不易受背景物体的影响(BGS)。 有时会受检测物体的斑点影响(BGS、FGS)。 (5)限定反射型 检测方式 与扩散反射型相同,接受从检测物体发出的反射光进行检测。设置为在投光器和受光器上仅入射

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