光电传感器
光电式传感器
-20 ºC 3.0 4.0 λ/μm
21
常用光敏电阻旳性能参数
给出常用国产MG型光敏电阻旳性能参数
表2.5（1）
常用旳光敏电阻器型号有密封型旳MG41、MG42、MG43和非密封型旳MG45（售22价便 宜）。它们旳额定功率均在200mW下列。
② 光敏晶体管
广泛应用于光纤通信、红外线遥控器、光电耦合器、控制伺服电 机转速旳检测、光电读出装置等场合。
根据能量守恒定理
h
1 2
m02
A
式中 m—电子质量；v0—电子逸出速度。 h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光旳频率（s-1）
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
可见：光电子能否产生，取决于光子旳能量是否不小于该物体旳表面逸出功。
h A
hc A
1.239 A
m
0
即入射光波长不大于波长限
光敏二（三）极管存在一种最佳敏捷度旳峰值波长。当入射光旳波长增长时， 相对敏捷度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入射光旳 波长缩短时，相对敏捷度也下降，这是因为光子在半导体表面附近就被吸收， 而且在表面激发旳电子空穴对不能到达PN结，因而使相对敏捷度下降。01.239 A Nhomakorabeam
时才干产生外光电效应 6
光电管
光电管是装有光阴极和阳极旳真空玻璃管，其阴极受到合适旳光照后发 射光电子，这些光电子被具有一定电位旳阳极吸引，并在管内形成空间 电子流，称为光电流。 此时若光强增大，轰击阴极旳光子数增多，单位时间内发射旳光电子数 也就增多，光电流变大。 在光电管旳外电路上接合适电阻，电阻上旳电压降将和管内空间电流成 正比，或与照射到光电管阴极上旳光有函数关系，从而实现光电转换。
光电传感器的分类及应用
发展历程及现状
发展历程
自19世纪末发现光电效应以来，光电传感器经历了从简单的光电池到复杂的光电转换系统的漫长发展 历程。随着光电子技术的不断进步，光电传感器的性能不断提高，应用领域也不断扩展。
现状
目前，光电传感器已经广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗诊断、军事侦察等领域。随着物联网 、人工智能等技术的快速发展，光电传感器在智能家居、智能交通等领域的应用前景更加广阔。
03
光电传感器应用
工业自动化领域
生产线自动化
在自动化生产线上，光电传感器 可用于检测物体的位置、形状、 颜色等信息，实现自动化控制和
优化生产流程。
机器人导航
光电传感器可用于机器人导航和定 位，通过检测环境中的光线变化， 实现机器人的自主移动和避障。
工业安全
光电传感器可用于工业安全领域， 如检测危险区域的人员闯入、监测 机械设备的运行状态等，保障工业 生产的安全。
光电效应传感器
01
利用光电效应原理，将光信号转换为电信号。如光电池、光电
管等。
光生伏特效应传感器
02
利用光生伏特效应，将光能转换为电能。如硅光电池、硒光电
池等。
光电导效应传感器
03
利用光电导效应，在光照条件下，材料的电阻率发生变化。如
硫化镉、硒化镉等光敏电阻。
按输出信号分类
模拟式光电传感器
输出信号为模拟量，如电压或电流。 其大小随被测量变化，可连续反映被 测量的大小。
开关式光电传感器
输出信号为开关量，即只有两种状态 ，通常表示为“0”和“1”或“开” 和“关”。适用于对被测量进行有无 检测或逻辑控制。
按测量方式分类
01
透射式光电传感器
简要说明光电式传感器的应用和特点
简要说明光电式传感器的应用和特点
光电式传感器是一种利用光电效应进行检测和测量的装置。
它通过将光源和光电元件（如光敏二极管或光电二极管）组合在一起，利用光的反射、吸收或透过来实现对光信号的感测。
以下是光电式传感器的一些应用和特点：
应用：
1.接近传感器：光电式接近传感器可用于检测物体的存在
或接近，例如自动门的开关、自动灯光控制等。
2.光电编码器：光电式传感器可以用于测量旋转、线性或
角度位置，并广泛应用于机械、自动化和工业控制系统中。
3.反射式传感器：光电式反射式传感器可用于检测物体的
反射光，常用于印刷、包装行业中的标签检测、物体计数等。
4.光栅传感器：光电式光栅传感器可用于检测物体的速度、
位置或旋转，常用于电梯、输送带等运动控制系统中。
特点：
1.非接触式检测：光电式传感器能够在不接触被测物体的
情况下进行检测，不会对被测物体造成损坏或污染。
2.高精度和快速响应：光电式传感器具有较高的精度和快
速的响应时间，可以实时检测到物体的位置、速度或其他特性。
3.良好的环境适应性：光电式传感器在各种环境条件下都
能正常工作，如光照强度变化、温度变化等。
4.长寿命和可靠性：光电式传感器通常具有较长的使用寿命和较高的可靠性，适用于长期运行和工业环境中的应用。
《光电式传感器》课件
光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易 受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ，特别是在室外或者强光环境下，测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件，导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光电传感器工作原理
光电传感器工作原理光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的装置，广泛应用于自动化控制、光电测量、光通信等领域。
它通过感知光的强度、颜色、位置等特征，实现对环境的感知和控制。
本文将详细介绍光电传感器的工作原理。
一、光电传感器的分类根据工作原理的不同，光电传感器可以分为光电开关、光电遥感器、光电编码器等多种类型。
其中，光电开关是最常见的一种，它通过感知物体的存在或缺失，实现对设备的控制。
二、光电传感器的工作原理光电传感器的工作原理基于光电效应和光敏元件的特性。
光电效应是指光照射到物质表面时，会引发物质内部电子的运动，产生电信号。
光敏元件是一种能够感受光信号并产生电信号的器件。
光电传感器通常由光源、光敏元件和信号处理电路组成。
光源发出光线，光线经过物体反射或透过后，被光敏元件接收。
光敏元件将光信号转换为电信号，并经过信号处理电路进行放大、滤波等处理，最终输出一个可用的电信号。
三、光电传感器的工作过程1. 光源发射光线：光电传感器中的光源通常是一种发光二极管（LED），它能够发射可见光或红外光线。
光线的发射方式可以是连续发光或脉冲发光。
2. 光线照射到物体表面：光线从光源发出后，照射到待测物体的表面。
物体可以是固体、液体或气体，光线可以被物体反射、吸收或透过。
3. 光线被光敏元件接收：光线经过物体后，被光敏元件接收。
光敏元件通常是一种光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管等，它们能够感受到光信号并产生相应的电信号。
4. 信号处理电路处理电信号：光敏元件产生的电信号经过信号处理电路进行放大、滤波等处理，以确保信号的稳定性和可靠性。
5. 输出电信号：经过信号处理后，光电传感器将最终的电信号输出给控制系统或其他设备。
输出的电信号可以是模拟信号或数字信号，根据具体的应用需求而定。
四、光电传感器的应用光电传感器广泛应用于各个领域，如工业自动化、机器人技术、智能交通、医疗设备等。
以下是一些常见的光电传感器应用场景：1. 物体检测：光电开关可以用于检测物体的存在或缺失。
光电传感器结构与工作原理
光电传感器结构与工作原理
一、引言
光电传感器是利用光电效应原理工作的传感器，其具有测量精确度高、响应速度快、测量范围广等优点，因此在自动化控制、工业检测、环境监测等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍光电传感器的结构和工作原理，并通过具体例子说明其应用。
二、光电传感器结构
光电传感器主要由光源、光路、光电元件和测量电路组成。
其中，光源是发出光线的器件，光路是光线传播的路径，光电元件是接收光线的器件，测量电路是将光电元件的输出信号转换成电信号进行测量的电路。
具体来说，光源发出光线后，光线经过光路照射到被测物体上，被测物体反射的光线经过光路再次照射到光电元件上，光电元件将光线转换成电信号输出。
测量电路将光电元件的输出信号进行放大、滤波等处理，从而得到被测物体的相关信息。
三、光电传感器工作原理
光电传感器的工作原理是利用光电效应原理。
光电效应是指光照射到物质上时，物质会吸收光的能量并释放出电子的现象。
当光线照射到光电元件上时，光电元件会吸收光的能量并释放出电子，从而产生电流或电压输出。
具体来说，当光线照射到光电元件上时，光电元件中的电子会吸收光子的能量并从束缚态跃迁至自由态，从而产生电流或电压输出。
输出信号的大小与入射光的强度、波长、照射时间等因素有关。
光电传感器及应用
光电传感器的分类
透射式光电传感器
光纤式光电传感器
利用光束通过光敏元件，根据透射光 强度的变化来检测目标物体的存在和 位移。
利用光纤传输光信号，将光信号传输 到光敏元件进行检测，常用于远程和 恶劣环境下的测量。
反射式光电传感器
利用光束照射到目标物体表面并反射 回光敏元件，根据反射光强度的变化 来检测目标物体的存在和位移。
光电传感器在物联网中的应用前景
总结词
随着物联网的快速发展，光电传感器在物联网中的应 用前景广阔。
详细描述
物联网的普及和发展为光电传感器提供了广阔的应用 空间。光电传感器可以用于物联网中的各种设备，如 智能家居、智能农业、智能交通等领域的设备。通过 与物联网的结合，光电传感器可以实现远程监控、智 能控制和自动化操作等功能，提高设备的效率和便利 性。同时，光电传感器还可以与其他传感器结合，实 现多参数检测和复合功能，进一步提高物联网设备的 智能化水平。
02 光电传感器的技术原理
光电效应
光电效应定义
当光照射到物质上时，物质可以 吸收光的能量并产生电效应，这
种现象称为光电效应。
光电效应分类
光电效应分为外光电效应和内光 电效应，外光电效应是指光电子 逸出物质表面，内光电效应是指 光子在物质内部产生电子空穴对。
光电效应原理
光电效应的原理是光子能量大于 物质禁带宽度时，光子被吸收并 释放出电子或空穴，形成光电流。
挑战
随着科技的不断进步和应用需求的不 断提高，光电传感器面临着技术更新 换代、性能提升、成本降低等挑战， 需要不断进行技术创新和改进。
机遇
随着物联网、人工智能等技术的快速 发展，光电传感器的应用领域将进一 步拓展，如智能家居、智能交通等领 域，为光电传感器的发展带来新的机 遇和挑战。
光电式传感器
光电式传感器光电式传感器是一种通过光信号来检测物体的位置、形状和颜色等信息的传感器。
它主要由光电元件、放大器电路、信号处理电路和输出电路等组成，可广泛应用于机器人、自动化生产线、计量仪器、安防监控等领域。
工作原理光电式传感器的主要工作原理是利用光电元件对物体反射和透射的光信号进行检测。
它通过发射一束光线照射到被探测物体上，然后检测被反射和透射的光线的强度、频率、相位等参数来确定被探测物体的存在和状态。
光电元件一般采用光电二极管、光敏电阻、光电管、光电晶体管等，而光线的发射和收集一般通过透镜、光纤和反光镜等实现。
分类及应用根据不同的工作原理和应用场景，光电式传感器可以分为多种类型。
其中比较常见的有：接近式光电传感器接近式光电传感器是一种最常用、最简单的光电式传感器。
它主要通过发射一束红外线照射到被测物体上，然后检测透射回来的光线的强度变化来判断被测物体是否存在。
接近式光电传感器广泛应用于人体检测、自动门、安全门和计量系统等方面。
光电开关光电开关是一种通过光电元件来检测、开关电路的传感器。
它主要通过发射一束光线来检测物体的存在和位置等信号，然后将信号（一般为0和1）传递给输出模块，以实现开闭等控制功能。
光电开关广泛应用于自动化生产线、安全门、包装机械、自动售货机等领域。
光电码盘光电码盘是一种通过光学编码来进行位置检测的传感器。
它主要通过在码盘的表面上覆盖光学码来检测旋转物体的位置、角度、方向等信息。
光电码盘广泛应用于电机控制、机器人、航空航天、导航和工业自动化等领域。
处理技术光电式传感器的检测精度和稳定性直接关系到其应用效果和可靠性。
因此，传感器制造商一直致力于探索改进传感器的处理技术。
目前，主要的处理技术包括增益调整、滤波、线性化、自动校正等。
其中增益调整是通过调整放大器的增益来提高传感器的灵敏度和稳定性，滤波则是通过滤除噪音信号来提高传感器的检测精度。
而线性化和自动校正则是通过将传感器输出信号进行线性化处理和自动调整校准，来提高传感器的可靠性和准确性。
四种光电传感器的功能及应用场景
四种光电传感器的功能及应用场景
光电传感器是一类能够将光信号转换为电信号的传感器，广泛应用于自动化、工业生产、电子设备等领域。
以下是四种常见的光电传感器及其功能及应用场景：
1. 光电开关：
功能：光电开关通过检测光线的有无来实现电路的开关控制。
当光束被遮挡时，电路断开；当光束被恢复时，电路闭合。
应用场景：工业自动化中的物料检测、流水线上的物体计数、自动门控制等。
2. 光电传感器：
功能：光电传感器能够检测物体的位置、距离、颜色等参数，通过测量光的反射或透射情况实现。
应用场景：用于自动化生产线上的物体检测、装配线上的定位、印刷行业中的颜色检测等。
3. 光电编码器：
功能：光电编码器通过测量物体旋转时光栅的变化来输出相应的位置信息，实现位置测量。
应用场景：工业机械设备中的位置反馈系统、数控机床的位置控制、电梯的高度测量等。
4. 光电隔离器：
功能：光电隔离器利用光电转换的原理，将电路分隔开，阻止高电压电路对低电压电路的干扰，保证电路的稳定运行。
应用场景：在电力系统中用于隔离高低电压电路、在电子仪器中用于隔离输入输出信号、在通信设备中用于隔离信号传递等。
总体而言，光电传感器在自动化、工业生产、仪器仪表等领域起到了不可替代的作用，通过其高灵敏度、稳定性和精准性，实现了对环境中各种光信号的准确感知和应用。
光电传感器(详细)
第三节 内光电效应器件
利用物质在光的照射下电导性能改变（ρ）或产生电 动势的光电器件称内光电效应器件，常见的有光敏电 阻、光电池和光敏晶体管等。 一、光敏电阻 光敏电阻又称光导管，为纯电阻元件，其工作原 理是基于光电导效应，其阻值随光照增强而减小。 优点：灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小、重量轻、 机械强度高，耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命 长等。 不足：需要外部电源，有电流时会发热。
1 2 h m 0 A0 2
式中 m—电子质量；v0—电子逸出速度。 该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物 体的表面电子逸出功 A0。不同的物质具有不同的逸出功， 即每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率 或波长限。光线频率低于红限频率，光子能量不足以使 物体内的电子逸出，因而小于红限频率的入射光，光强 再大也不会产生光电子发射；反之，入射光频率高于红 限频率，即使光线微弱，也会有光电子射出。
光电管的光照特性
（3）光电管光谱特性
由于光阴极对光谱有选择性，因此光电管对 光谱也有选择性。保持光通量和阴极电压不变，阳极 电流与光波长之间的关系叫光电管的光谱特性。一般 对于光电阴极材料不同的光电管，它们有不同的红限 频率υ0，因此它们可用于不同的光谱范围。
二、光电倍增管及其基本特性
1. 结构和工作原理
• 三、电致发光器件－－发光二极管 • 什么是电致发光器件？ 固体发光材料在电场激发下产生的发光现 象称为电致发光，它是将电能直接转换成光能 的过程。利用这种现象制成的器件称为电致发 光器件。 • 哪些器件属于电致发光器件？ 主要有发光二极管、半导体激光器、电致发 光屏等。
• 发光二极管有哪些优点？ 体积小 寿命长（50000 h） 工作电压低 响应速度快 发热小 • 发光二极管的发光强度与电流成正比，这个电流约在 几十毫安之内，太大会引起输出光强饱和，甚至损坏 器件，使用时常串连一电阻。
光电传感器
光电传感器光电传感器是一种可以将光信号转化为电信号的装置。
它具有灵敏度高、响应速度快、可靠性强等特点，广泛应用于工业控制、环境监测、医疗设备、安防系统等领域。
本文将介绍光电传感器的工作原理、分类、应用领域以及未来发展方向。
一、工作原理光电传感器的工作原理基于光电效应。
简单来说，当光照射到光电传感器的光敏元件上时，光子的能量将导致光电子的产生。
光敏元件一般由半导体材料制成，如硅、镓化合物等。
当光电子被产生出来后，它们会在半导体材料内部发生电子迁移，并将导致电荷分布的变化。
这个变化可被传感器中的电路所检测到，并转换为相应的电信号输出。
二、分类根据工作原理的不同，光电传感器可以分为多种类型。
常见的光电传感器有光电开关、光电二极管、光电三极管、光电二极管阵列等。
1. 光电开关光电开关是一种能够检测物体存在与否的传感器。
它通常由光源、发射器、接收器和电路组成。
光源将光照射到被检测物体上，然后由接收器接收反射回来的光信号。
当有物体遮挡光线时，反射光信号会变弱或消失，接收器中的电路会产生相应的响应信号，从而实现对物体存在与否的检测。
2. 光电二极管光电二极管又称为光敏二极管，是利用半导体材料的光电效应工作的传感器。
它具有响应速度快、结构简单、体积小等优点，在光电传感领域中得到广泛应用。
光电二极管可以将光信号转换为电信号输出，并且根据光信号的强弱可以实现对光强度的测量。
3. 光电三极管光电三极管是一种具有放大作用的光电器件。
它除了具有光电二极管的特点外，还可以放大光电信号。
这种传感器通常由光电二极管和共射放大电路组成。
光电信号通过光电二极管产生后，经过共射放大电路放大，最终输出一个相应的电信号。
4. 光电二极管阵列光电二极管阵列是一种由多个光电二极管组成的传感器。
它可以实现对多个光源的检测，广泛应用于图像识别、光学测量等领域。
光电二极管阵列的每个光电二极管相互之间独立工作，可以同时对多个光源进行测量，提高了测量效率和准确性。
光电传感器
光电传感器光电传感器是采纳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构成。
目录光电传感器的进展方向分类原理概述光电传感器的进展方向生产的进展方向（1）使光电传感器从理论讨论向生产一条龙的产业化模式快速进展，走自主创新和国际合作相结合的跨越式进展道路，使我国成为世界传感器的生产大国；（2）光电传感器产品结构全面、协调、持续进展。
产品品种要向高技术、高附加值倾斜，尤其要填补“空白”品种；（3）生产格局向化进展。
即生产传感器门类少而精，且专门生产某一应用领域需要的某一类传感器系列产品，以获得较高的市场占有率，各传感器企业的化合作生产；（4）光电传感器大生产技术向自动化进展。
光电传感器的门类、品种繁多，所用的敏感材料各异，决议了传感器制造技术的多样性和多而杂性。
纵观当前光电传感器工艺线的概况，多数工艺已实现单机自动化，但距离生产过程全自动化尚存在诸多困难，有待今后广泛采纳CAD、CAM及先进的自动打扮备和工业机器人予以突破；（5）企业的重点技术改造应加强从倚靠引进技术向引进技术的消化汲取与自主创新的方向转移；（6）企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向跨越进展；（7）企业结构将向“大、中、小并举”“集团化、化生产共存”的格局进展。
[1]讨论的进展方向光电传感及其相关技术的快速进展，充足了各类掌控装置及系统的更高要求，使得各领域的自动化程度越来越高，同时间电传感器的紧要性不断提高。
目前，光电传感器讨论的重要方向是：（1）多用途。
即一种光电传感器不仅能针对一种物理量，而且能够对多种物理量进行同时测量；（2）新型传感材料、传感技术等的开发；（3）在恶劣条件下（高温、高压等）低成本传感器（连接、安装等）的开发和应用；（4）光电传感器与其它微技术结合的微光学技术的进展。
光电传感器生活中的应用
光电传感器生活中的应用
光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的装置，广泛应用于生活中的各个领域。
以下是一些光电传感器在生活中的常见应用：1. 自动照明系统：光电传感器可以用于室内或室外的自动照明系统，通过感知周围环境的光强度，自动调节灯光的亮度和开关。
2. 红外线感应设备：红外线传感器是一种应用于安防系统中的光电传感器，可以监测人体或物体的红外线辐射，用于人体检测、入侵报警等。
3. 光电开关：光电开关是一种用于检测物体到达或通过的装置，可以通过光电传感器感知物体的存在或位置，常用于自动门、自动售货机、流水线等应用中。
4. 光电测距仪：光电测距仪利用光电传感器的原理，可以测量物体与传感器之间的距离，常用于工业自动化控制、机器人导航等领域。
5. 光电编码器：光电编码器是一种用于测量和记录物体运动的装置，常用于机械设备、电机控制系统等领域。
6. 光电电池：光电传感器可以用于太阳能电池板中，将光能转化为电能，通过光电效应产生电流，用于供电或储存能量。
总的来说，光电传感器在生活中的应用非常广泛，涵盖了照明、安防、自动控制、测量等多个领域，为提高生活质量和工作效率发挥
了重要作用。
光电传感器分类及用途
光电传感器分类及用途光传感器的分类及用途光传感器是一种传感装置，主要由光敏元件组成，主要分为环境光传感器、红外光传感器、太阳光传感器、紫外光传感器四类，主要应用在改变车身电子应用和智能照明系统等领域。
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接受器的位置处，并且与接受器形成一个通路，当我们需要检测的物体通过对射式光电传感器时，光路就会被检测物体所阻挡，这是接受器就会及时的反应并输出一个开关控制信号，在粉尘污染比较严重的环境中或是野外的环境中都可以应用对射式光电传感器。
2. 漫反射式光电传感器。
这种传感器的检测头内部也是装有发射器和接受器的，但是并没有反光板的，一般情况下，接受器是无法接收到发射器所发出的光的，但是当需要我们检测的物体通过光电传感器时，物体会将光线反射回去，接受器接收到光信号，输出一个开关控制信号，漫反射式光电传感器大多应用在自动冲水系统中。
3. 反射式光电传感器。
在一个接头装置的内部同时装有发射器、接受器以及反光板。
发射器所发出的光电在反射原理的作用下会反射给接受器，这种光电控制的作用也就是所谓的反光板反射式的光电开关。
通常情况下，反光板会将发射器所发射的光反射回去的，接受器可以接收到，当检测的物体挡住了光路，接受器就接收不到反射光，这时开关就会产生作用，输出开关信号。
反射式光电传感器一般用于辨别不透明度的物体，并且有效的距离较大，可用于粉尘污染较为严重的环境中。
4. 槽形光电传感器。
其通常也被叫做U 型光电开关，在U 型槽的两侧分别装有发射器和接受器，并且两者形成一个统一的光轴。
当我们所检测的物体通过U 型槽时，光轴就会被隔断，这是光电开关就会产生反应，输出开关信号。
槽形光电开关的稳定性和安全性都很高，所以一般用于透明物体、半透明物体以及高速变化物体的检测工作中。
5. 光纤式光电传感器。
光电传感器工作原理
光电传感器工作原理光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的装置，广泛应用于工业自动化、机器人技术、光电检测等领域。
它通过感受光的强度、颜色、位置等信息，将光信号转换为电信号，从而实现对物体的检测、测量和控制。
一、光电传感器的分类根据工作原理和应用场景的不同，光电传感器可以分为以下几类：1. 光电开关：用于检测物体的存在或者位置。
当物体进入或者离开传感器的检测范围时，光电开关会发出信号，触发相应的操作。
2. 光电对射传感器：由发射器和接收器组成，通过检测光束是否被遮挡来判断物体的存在与否。
常用于自动门、安防系统等场景。
3. 光电传感器阵列：由多个光电传感器组成，能够同时检测多个物体的位置和形状。
常用于机器人视觉系统、自动化生产线等领域。
4. 光电颜色传感器：通过检测物体反射的光的颜色来判断物体的性质和状态。
广泛应用于物料分拣、质量检测等领域。
二、光电传感器的工作原理光电传感器的工作原理基于光电效应和光敏元件的特性。
光电效应是指光照射到物质表面时，会产生电荷的现象。
常用的光敏元件包括光电二极管（Photodiode）、光电三极管（Phototransistor）和光敏电阻（Photoresistor）等。
1. 光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种能够将光信号转化为电流信号的光敏元件。
当光照射到光电二极管上时，光子能量会激发光电二极管中的电子，使其跃迁到导带中，产生电流。
光电二极管的输出电流与光照强度成正比，可以用来检测光的强度和变化。
2. 光电三极管（Phototransistor）光电三极管是一种具有放大功能的光敏元件。
它由发射区、基区和集电区组成。
当光照射到光电三极管的发射区时，光子能量会激发发射区的电子，使其进入基区，从而改变基区的电流。
光电三极管的输出电流与光照强度成正比，可以用来检测光的强度和变化。
3. 光敏电阻（Photoresistor）光敏电阻是一种能够根据光照强度改变电阻值的光敏元件。
《传感器与检测技术》第八章光电式传感器
光 检 测 放 大
烟 筒
刻 度 校 对
显 示 报 警 器
吸收式烟尘浊度监测系统组成框图
3．包装充填物高度检测
光电开光
光电信号
h 放大 整形 放大
执行机构
利用光电检测技术控制充填高度
五、光电耦合器件
1．光电耦合器 （1）耦合器的组合形式
（2）耦合器的结构形式
（3）耦合器常见的特性
对于光电耦合器的特性，应注意以下各项参数。 1）电流传输比 2）输入输出间的绝缘电阻 3）输入输出间的耐压 4）输入输出间的寄生电容 5）最高工作频率 6）脉冲上升时间和下降时间
的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。
光敏晶体管的结构与原理电路
原理：光照射在集电结上时 ，形成光电流，相当于 三极管的基极电流。因而集电极电流是光生电流的 β倍，所以光敏晶体管有放大作用。
（3）基本特性 1）光谱特性
应用：光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但 对红外光进行探测时，锗管较为适宜。
运动的“粒子流”，这种粒子称为光子。每个光子具
有的能量为： E=h·υ
υ—光波频率； h—普朗克常数，h＝6.63*10-34J/Hz
对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光波频率 越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看 做是一连串能量为hγ的光子轰击在这个物体上，此 时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部 能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传 递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射
2．光电开关 （1）典型的光电开关结构
（2）光电开关的应用
第二节 光纤传感器
光纤传感器FOS（Fiber Optical Sensor)用光作为敏 感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。 因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。
光电传感器定义
光电传感器定义光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的传感器。
它是一种基于光电效应的传感器，可以用于检测光线的强度、颜色、位置等信息。
光电传感器广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备、安防监控等领域。
一、光电传感器的分类根据光电传感器的工作原理和应用场景，可以将其分为以下几类：1. 光电开关：光电开关是一种能够检测物体是否存在的传感器。
它通过发射一束光线，当物体遮挡光线时，光电开关会输出一个信号，从而实现对物体的检测。
2. 光电编码器：光电编码器是一种能够测量物体位置和运动状态的传感器。
它通过检测物体上的编码器标记，可以确定物体的位置和运动方向。
3. 光电传感器阵列：光电传感器阵列是一种能够同时检测多个物体的传感器。
它通过将多个光电传感器排列在一起，可以实现对多个物体的检测。
二、光电传感器的工作原理光电传感器的工作原理基于光电效应。
当光线照射到光电传感器的光敏元件上时，光子会激发光敏元件中的电子，从而产生电信号。
不同类型的光电传感器采用不同的光敏元件，如光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。
三、光电传感器的应用光电传感器广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备、安防监控等领域。
在工业自动化中，光电传感器可以用于检测物体的位置、颜色、形状等信息，从而实现自动化生产。
在机器人领域，光电传感器可以用于检测机器人的位置和运动状态，从而实现精准控制。
在医疗设备中，光电传感器可以用于检测患者的生命体征，如心率、血氧等。
在安防监控中，光电传感器可以用于检测人员和车辆的进出情况，从而实现安全监控。
综上所述，光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的传感器，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，光电传感器的性能和应用场景将会不断拓展。
光电传感器PPT
05 光电传感器的未来展望
拓展光电传感器的应用领域
医疗领域
光电传感器在医疗领域的应用将 进一步拓展，如用于监测生命体 征、诊断疾病的光电传感器。
环保领域
随着环保意识的提高，光电传感 器在环境监测、污染治理等方面 的应用将得到加强。
智能家居领域
光电传感器在智能家居领域的应 用将更加广泛，如智能照明、智 能安防等。
详细描述
目前，科研人员正致力于研究新型光电传感器材料，如石墨烯、过渡金属硫化物等，这些材料具有优异的光电性 能和化学稳定性，有望在光电传感器领域发挥重要作用。
实现光电传感器的智能化和网络化
总结词
随着物联网和人工智能技术的快速发展，实现光电传感器的智能化和网络化已成为必然 趋势。
详细描述
通过集成微处理器、通信模块和人工智能算法，光电传感器可以实现自适应调整、远程 控制和实时数据分析等功能，从而更好地适应复杂多变的应用环境。同时，通过将光电 传感器接入物联网，可以实现大规模的远程监控和数据共享，为工业自动化、智慧城市
激光雷达
利用光电传感器中的激光雷达技术， 可以测量物体的距离和速度，广泛应 用于自动驾驶和机器人领域。
光电传感器在环保领域的应用
水质监测
光电传感器可以检测水中的溶解氧、浊度、 PH值等参数，对水质进行实时监测。
紫外线检测
光电传感器中的紫外线传感器能够检测紫 外线的强度，常用于防晒霜效果评估和环
境监测等领域。
提高光电传感器的可靠性和稳定性
材料改进
通过改进光电传感器的材料，提高其耐久性和稳定性， 降低故障率。
工艺优化
优化光电传感器的制造工艺，提高其生产效率和产品 质量。
可靠性测试
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光纤过度弯曲会导致光的损失，从而降低检测精度。 KEYENCE 提供具有极小弯曲半径的光纤。
• 光量保持率与弯曲半径的关系曲线 (典型)。
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774
5. 光纤长度和检测距离
光纤光电传感器的检测距离随光纤长度改变。
• 光纤长度与检测距离的关系曲线 (典型)。
反射部分和接收部分彼此成一定角度，可以在光轴 • 受目标物背景的影响极小。 • 低应差。 • 可以检测细微的高度差。 • 可见光束点。
利用从目标物反射回来的光束的角度差异，检测目标。 • 不受高度反光的目标物背景的影响。 • 对不同反射率的各种颜色和材料的目标物进行稳定检测。 • 对微小目标物进行高精度检测。 • 可见光束点。
1 绿色 LED 2 红色 LED 3 红色半导体激光器 4 红外半导体激光器 5 红外 LED
种类
红色 (LED)
红外 (LED)
特性
可见光束点 测颜色标记 (把白色、浅红色或黄色 与黑色、浅蓝色或浅绿色区分开)
型号
FS01, FS2-60/62/65, PS-206/47/49, FS-V, PZ-V/M, PZ2, PZ-101, PZ-G, PX
光电传感器 775
6. 液位检测光纤
液位检测光纤模块的检测原理
液体浸入型 (FU-93)
当光纤末端在空气中时，因为 PFA 外皮和空气的折射率差
异很大，发射的光线被光纤的 PFA 外皮完全反射并返回到
接收器。可是，当光纤末端
浸入液体中后，因为 PFA 外
空气
皮和液体的折射率差异很
空气
小，大部分发射出的光会射
光电传感器 区域传感器 接近传感器 压力传感器 可编程逻辑 控制器 条码读取器 视觉系统 静电消除系统 位移传感器 光透过型 测量仪器 显微系统 激光刻印机 外壳防护等级 通信方法
特性
• 非接触检测 非接触检测避免了对目标物和感测头的损害，延长了传 感器的操作寿命并无需保养。
• 可以检测任何材料的目标物 根据接收到的光量或反射光的光量变化进行检测。这种 方法可以检测诸如玻璃、金属、塑料、木材以及液体等 各种各样材料的目标物。
检测配置
光电传感器 771
特性
当目标物遮断发射器和接收器间的光轴时进行检测。 • 长检测距离。 • 稳定的检测状态。 • 可以检测不透明的目标物，无论其外形，颜色或材料如何。 • 强光束。
当目标物遮断感测头和反射板间的光轴时进行检测。 • 反射板可以在有限的空间安装。 • 接线简单。 • 比扩散反射型传感器的检测距离长。 • 可以方便地调节光轴。 • 可以检测不透明的目标物，无论其外形，颜色或材料如何。
激光刻印机 外壳防护等级
通信方法
没有液体
有液体
技 术 指 南
7. 颜色区分图
对于颜色区分，要选择一种光源，在待区分两种颜色的反射率上能够形成明显的差异 (就是 说，选择的光源应能使灵敏度调节器上对应两个待区分颜色的设定位置离得尽可能远)。 下面的图表给出了颜色区分的参考数据。不过检测会受到目标物表面状况和亮度的影响。用 实际目标物确认待区分颜色的灵敏度差异。
高精度型，由纤芯 (发射器) 和周围部 分接收器组成。不论目标物从哪个方 向进入检测测区域，操作状态都保持 不变。
光电传感器 区域传感器 接近传感器 压力传感器 可编程逻辑 控制器 条码读取器 视觉系统 静电消除系统 位移传感器 光透过型 测量仪器 显微系统 激光刻印机 外壳防护等级 通信方法
• 光 纤种类 塑料光纤
因为可以形成极小的光点，所以能够 检测微小目标物。 因为光束直线行进，因此可以进行长 距离检测。 可以提供红色激光二极管和红外激光 二极管，它们分别与红色 LED 和红 外 LED 的特性相同。
LV, GV
光电传感器 区域传感器 接近传感器 压力传感器 可编程逻辑
控制器 条码读取器
视觉系统 静电消除系统
• 安装灵活 使用柔性光纤，可以方便地安装在机器之间狭小的空间 内。
• 检测小目标物 感测头的光发射面极为紧凑，可以对小目标物进行稳定 检测。
• 在苛刻环境中稳定地操作 光纤中没有电流通过，因此不受电杂波的影响。
• 耐热 耐热光纤可以在高温环境中进行检测 (最大 350ºC)。
这种类型有若干根直径 10 µm 的玻璃 纤维，发射器和接收器彼此分开。
位移传感器 光透过型 测量仪器 显微系统
激光刻印机 外壳防护等级
通信方法
773
774 光电传感器
技 术 指 南
4. 光纤光电传感器
光电传感器包括光纤，并可在有限的空间内安装。
1. 操作原理和种类
• 操作原理 光 纤由纤芯和包层组成，具有不同的折射率。光束被包层
技 术 指 南
3. 光源
KEYENCE 的光电传感器使用红色 LED、绿色 LED、红外 LED、红色激光二极管或红外激光二极管作为光源。这些 光源 都有各自的特性。因此，根据应用情况正确选择光源 可以获得极好的检测效果。 参考图表：光源和波长
500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1,000 1,050
• 长检测距离 反射型光电传感器的检测距离可达 2 m，而光透过型的检 测距离则可达 40 m。回归反射型的检测距离可达 50 m。
• 反应速度快 光电传感器的反应速度高达 20 µs。
• 可以区分颜色 光电传感器能够根据目标物颜色的反射率和吸收率来检 测目标物反射的光，从而检测和区分颜色。
• 高精度检测 独创的光学系统和精密的电子电路可以对微小目标物进 行高精度定位和检测。
光电传感器 区域传感器 接近传感器 压力传感器 可编程逻辑
控制器 条码读取器
视觉系统 静电消除系统
位移传感器 光透过型 测量仪器 显微系统
激光刻印机 外壳防护等级
通信方法
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772 光电传感器
2. 术语表
术语表
技
术语
透过型
配置
术
指
回归反射型
南
检测距离
定义
从反射器到接收器，接收器能够稳定接收发射器发出的光束 (透过型) 或稳定接收来自反射板光束 (回归反射型) 的最大 距离。
770 光电传感器
技 术 指 南
1. 概述
光电传感器从发光部发出信号光 (可见光或红外光) 在受 光部接收被测物反射回来的光量 (反射型)，或在受光部接 收被测物的遮光量 (对射型) 从而得出输出信号。 反射型
透过型
光束发射方法
脉冲型发射 KEYENCE 的光电传感器采用脉冲光束发射法并以 LED 或 半导体激光器作为光源。利用这种方法，传感器可以间歇 地发射一束预设脉冲时间的强光束，从而能够进行长距离 的、稳定的检测，受外界光线的干扰极小。
壁反复地反射，以这种方法通过纤芯。光束通过光纤时光 量没有损失，在约 60° 角的范围内散射并被投向目标物。
3. 外形
光纤传感器从广义上分为两大类：透过型和反射型。透过 型包括一个发射器和一个接收器。反射型是一个单一模块， 根据光纤断面的形状分为三个类型： 平行型、同轴型和分 离型。
类型
说明
一般用于塑料光纤。
塑料光纤的纤芯有一根或多根直径 0.25 至 1 mm 的丙 烯酸树脂纤维，包在聚乙烯外皮内。塑料光纤重量轻， 价格低，富有柔性，大多数光纤光电传感器都使用。
玻璃光纤 玻璃光纤由直径 10 至 100 µm 的玻璃纤维套在不锈钢 套管内组成，因此可以在高温 (最高 350°C) 的条件下使 用。
2. 特性
连续型发射 利用这种方法，传感器连续发出预设的光量。由于光发射 元件的电流大小有限，使得光束较弱，所以这种方法不能 提供长的检测距离，并且容易受外界光线的影响，尽管如 此，它的反应速度却高于脉冲发射法。
770
检测配置和特性
类型 透过型 回归反射型 扩散反射型 聚焦光束反射型 小光束限定反射型 固定距离型 光泽识别型 光通过确认型
镜头上积聚污物或灰尘
FS01 和 PS01 系列 如果接收光量 “连续 31 次” 或 “持续 8 秒钟” 超过检测水 平但没有超过稳定操作水平，则稳定输出启动。 重设：稳定输出启动后，擦拭感测头的前表面，或重新对 准光轴，以使稳定操作指示灯 (绿色 LED) 再次亮起来。 检测完毕，稳定操作指示灯 (绿色 LED) 亮起时稳定输出 重设。
光电传感器 区域传感器 接近传感器 压力传感器 可编程逻辑 控制器 条码读取器 视觉系统 静电消除系统 位移传感器 光透过型 测量仪器 显微系统 激光刻印机 外壳防护等级 通信方法
反应时间 LIGHT-ON DARK-ON 环境光度
透过型和回归反射型 反射型 透过型和回归反射型 反射型
传感器检测到光束的存在并输出 ON 信号所需的最短时间， 或者传感器检测到光束不存在并输出 OFF 信号所需的最短 时间。
当光束射到目标物上时，光束的反射根据目标物的光泽而不同。 传感器根据反射的光束 (镜面反射或扩散反射) 来检测光泽的差异。 • 可以进行在线检测。 • 检测不受目标物颜色的影响。 • 可以检测透明目标物。
均匀的平行光束形成检测区域。当目标物通过这一区域时，接受 到的光量会引起变化。检测仅根据这个变化进行。 • 可以检测微小目标物。 • 只能检测移动目标物。 • 检测受镜头上污物或灰尘的影响较小。
红色 LED 放大器: FS-T1, FS-V1 光纤: FU-6F 设定距离: 15 mm
绿色 LED 放大器: FS-T1G 光纤: FU-6F 设定距离: 5 mm
光电传感器 区域传感器 接近传感器 压力传感器 可编程逻辑
控制器 条码读取器
视觉系统 静电消除系统
位移传感器 光透过型 测量仪器 显微系统
因为使用强光束，可以进行长距离检