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常用光电传感器介绍
常用光电传感器介绍光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于工业生产、自动化控制、安防监控、智能家居等领域。
光电传感器根据其工作原理和应用方式的不同，可以分为光电接近开关、光电对射传感器、红外对射传感器、光电探测器等多种类型。
下面将对几种常用的光电传感器进行介绍。
一、光电接近开关光电接近开关是一种能够检测目标物体是否接近的传感器。
它由发光元件（通常是红外光源）和接收元件（光敏电阻、光敏二极管等）组成。
当目标物体靠近光电接近开关时，目标物体遮挡住发射光束，接收元件的接收光亮度下降，从而检测到目标物体的存在。
光电接近开关具有接触触点的无磨损、长寿命、精度高等特点，广泛应用于物料输送、机器人控制、自动化装配线等场合。
二、光电对射传感器光电对射传感器由发送器和接收器组成，通过发送机构发射光束，并通过接收机构接收反射的光束，从而判断目标物体是否存在。
光电对射传感器常用于门禁系统、安全报警系统等场合，可以检测到物体的通行情况或阻挡情况。
三、红外对射传感器红外对射传感器通过红外线发射器和红外接收器组成，利用红外线的发射和接收，实现目标物体的检测。
红外对射传感器可以侦测目标物体的位置、速度以及其他特征，广泛应用于智能家居领域，如人体感应灯、红外对射门等。
四、光电探测器光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的装置，可以检测到目标物体的位置、形状、颜色等特征。
光电探测器主要由发光源和接收器组成，发光源发射光束，接收器接收光线经过目标物体后的反射光信号。
光电探测器广泛应用于工业生产、机器人技术、自动测距、测速等领域。
总结来说，光电传感器是一类非常重要并且广泛应用的传感器。
不同类型的光电传感器根据其工作原理和应用场景的不同，具有不同的特点和适应能力。
通过不同类型的光电传感器，我们可以实现对目标物体的检测、测量、控制等功能，实现自动化和智能化控制。
光电传感器的发展将为各行各业的技术创新和发展注入新的动力。
光电传感器概述重点课件
Hale Waihona Puke 度稳定性温度稳定性是指光电传感器在 温度变化下保持其性能不变的 能力。
由于光电传感器通常由半导体 材料制成，因此温度变化可能 会影响其性能，如灵敏度、响 应速度等。
提高温度稳定性的方法包括采 用温度补偿技术、选择适合特 定温度范围的材料和结构等。
可靠性
可靠性是衡量光电传感器在长时 间使用下保持其性能的能力的指
要点二
详细描述
光纤传感器利用光纤中光的传输特性，如相位、偏振态、 强度等，来检测温度、压力、位移等物理量。光纤传感器 在石油化工、航空航天、能源等领域有广泛应用，用于监 测管道压力、油罐液位、矿井安全等。
红外传感器
总结词
红外传感器是一种利用红外辐射进行检测的传感器，具 有响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强等优点。
详细描述
光电开关通过发射器和接收器之间的光线传 输来进行检测，当光线被阻挡或反射时，接 收器会输出相应的电信号，从而实现开关控 制。在自动化生产线、安全防护等领域，光 电开关被广泛应用于检测物体是否存在、运 动速度和方向等参数。
光电编码器
总结词
光电编码器是一种通过光电转换原理实现角度或位置测量的传感器，具有高精度、 高分辨率、可靠性高等优点。
标。
高可靠性的光电传感器能够在长 时间使用下保持稳定的性能，适 用于需要长期稳定运行的应用场 景，如工业控制、航天探测等。
提高可靠性的方法包括优化传感 器设计、采用高质量的材料和制 造工艺、进行充分的测试和验证
等。
04 光电传感器的应用实例
光电开关
总结词
光电开关是一种利用光电效应进行检测的开 关器件，具有非接触、响应速度快、可靠性 高等优点。
光电耦合器
光电传感器简介演示
滤波器
滤波器用于过滤噪声和干扰信号 ，提高信号的稳定性和可靠性。
AD转换器
AD转换器用于将模拟信号转换 为数字信号，便于计算机处理和
分析。
03
CATALOGUE
光电传感器的应用场景
工业自动化
01
02
总结词：光电传感器在 工业自动化领域应用广 泛，主要用于检测、监 控和控制工业生产过程 中的各种参数。
3. 气候变化监测：通 过安装光电传感器， 可以实时监测气候变 化，如温度、湿度、 光照等，为气象预报 和气候变化研究提供 数据支持。
医疗诊断
总结词：光电传感器在医疗诊断领域的 应用正在逐渐增多，可用于快速、准确 、无创的检测和分析。
3. 血氧监测：通过手指佩戴的光电传感 器可以实时监测血氧饱和度，评估患者 的呼吸和循环功能。
工作原理
光电传感器利用光信号的反射、透射 、干涉等原理，将光信号转化为电信 号，再通过电路处理和控制系统实现 对物体状态的监测和控制。
光电传感器的种类与特点
种类
光电传感器包括光电二极管、光电晶体管、光电池、光电编码器、光学位置传 感器等。
特点
光电传感器具有高精度、高分辨率、非接触式测量、响应速度快、抗干扰能力 强等特点，广泛应用于自动化生产线、机器人、汽车、航空航天等领域的测量 与控制。
美的
中国的一家多元化家电企业，生产各种光电传感器和智能家居设 备。
主要制造商介绍
01
OMRON
日本OMRON公司自1936年成立以来，始终致力于传感&控制(S&C)
的技术开发，是一家领先全球的工业自动化产品的研发、制造及销售公
司。
02
Honeywell
美国霍尼韦尔是一家历史悠久的跨国公司，旗下所经营的产品服务覆
常见光电传感器介绍
常见光电传感器介绍光电传感器是一种能将光信号转换成电信号的器件，广泛应用于自动化控制系统中。
光电传感器可以实现对物体的检测、计数、测距等功能，在工业生产、机器人领域具有重要的应用价值。
下面将介绍几种常见的光电传感器。
1.光电开关传感器：光电开关传感器是最常见的光电传感器之一、它采用发射器和接收器配对的方式工作，通过发射的红外光束被物体遮挡后，接收器能够感应到光的变化，从而输出信号，实现对物体的检测。
光电开关传感器具有高灵敏度、反应速度快等特点，广泛应用于自动门、包装线等场景中。
2.光电对射传感器：光电对射传感器是由发射器和接收器两个部件组成的。
这两个部件分别安装在被检测物体的两侧，发射器向接收器发射光束。
当被检测物体穿过光束时，光束被遮挡，接收器无法接收到光信号，从而输出一个指示信号。
光电对射传感器的优点是可以实现较大距离的检测，适用于测距、计数等应用。
3.光电反射传感器：光电反射传感器由发射器和接收器组成，发射器发射光束，反射后被接收器接收。
这种传感器可以实现对物体的检测和距离测量。
由于反射后的光束会受到环境的影响，因此光电反射传感器在应用时需要注意光线的干扰问题。
4.红外线接近开关：红外线接近开关是一种使用红外线光束进行距离检测的传感器。
它可以通过感应物体的反射光来检测物体的存在。
红外线接近开关具有灵敏度高、反应速度快等优点，广泛应用于电梯、自动门等场景中。
5.光电编码器：光电编码器是一种用于测量转速和位置的传感器。
它由发射器和接收器组成，发射器发射光束，被测物体上的编码盘会反射一部分光束到接收器上，接收器将接收到的光信号转换为电信号输出。
光电编码器在机床、汽车等行业中应用广泛。
总之，光电传感器是一类重要的自动化控制器件，广泛应用于工业生产、机器人等领域。
不同类型的光电传感器具有不同的工作原理和应用场景，用户可以根据具体的需求选择合适的光电传感器来实现各种功能。
常用光电传感器介绍
请避免使负载短路。否则可能引起破裂或烧毁。
3、无负载的连接 无负载情况下，直接连接电源会引起内部元件破裂或烧毁，所以请 务必在有负载的情况下进行布线。 4、误接线 需考虑电源的极性等，请勿错误接线。否则可能引起破裂或烧毁。
18、光电传感器的安装
19、光电传感器的安装
20、光电传感器的异常检查
传感器不工作，请检查以下几点: a、是否按规定进行布线及连接； b、螺钉是否有松动； c、光轴调整、灵敏度调整是否已完成； d、检测物体、工件速度是否符合额定规格； f、投受光器的透镜面上是否附着有垃圾、灰尘等异物；
常用光电传感器
1、光电传感器的定义
光电传感器（电眼）是利用光的各种性质，检测物体的有无和 表面状态的变化等的传感器。
光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。如 果投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达受光部的量将 会发生变化。受光部将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行 输出。 大多使用可视光（主要为红色，也用绿色、蓝色来判断颜色） 和红外光。
⑦便于调整在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的 位置进行调整。
3、光电传感器的常见分类
光电传感器常见的主要分为3类。
1、对射型
为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。 掌握这种减少后可进行检测。
END
角度反射，称为正反射。3个平面互相直角般组
合的形状称为三面直角棱镜。如果面向三面直角 棱镜投光，将反复进行正反射，最终的反射光将向投光的反方向行进。这样的反 射称为回归反射。多数的回归反射板都是由数mm角的三面直角棱镜按规律排列而 构成的。 此外，在白纸等没有光泽性的表面上，光线将向各个方向反射，这样 的反射称为扩散反射。扩散反射型将该原理作为检测方式。
常用光电传感器介绍课件
PART 03
常用光电传感器介绍
光电倍增管
总结词
光电倍增管是一种高灵敏度的光电转换 器件，能够将微弱的光信号转换为电信 号，常用于夜视、光谱分析等领域。
VS
详细描述
光电倍增管由光电阴极、倍增极和阳极组 成，能够将入射光子转化为电子，并通过 多级倍增极放大电子数量，最终输出电信 号。由于其高灵敏度和低噪声等特点，光 电倍增管在许多高精度和高灵敏度的光电 器件中得到广泛应用。
详细描述
小型化光电传感器具有体积小、重量轻、易于携带等优 点，适用于空间受限的应用场景，如消费电子产品、无 人机等。集成化光电传感器则将光电转换器件与信号处 理电路集成在一起，实现更高效的光电转换和信号处理 功能，有助于提高系统性能和降低成本。
多功能化、智能化
总结词
光电传感器正朝着多功能化和智能化的方向发展，能 够实现多种光信号的检测和处理，并具备自适应、自 校准等智能功能。
硅光电池
总结词
硅光电池是一种将光能转换为电能的传感器， 具有高效率、低成本、稳定性好等优点，广 泛应用于太阳能光伏发电和各种光检测器中。
详细描述
硅光电池利用硅半导体材料的光电效应，当 入射光照射到硅光电池上时，光子被吸收并 释放出电子-空穴对，形成光生电流。由于 硅光电池的转换效率高、性能稳定可靠，因 此被广泛应用于太阳能光伏发电和各种光检 测器中。
对被测物体有要求
光电传感器的测量效果受到被测物体表面性质的影响，对于某 些特殊表面（如镜面、半透明等）的物体，测量效果可能不佳。
PART 05
光电传感器的发展趋势
高精度、高灵敏度
要点一
总结词
随着科技的不断进步，光电传感器在精度和灵敏度方面取 得了显著提升，能够更准确地检测和响应各种光信号变化。
常见光电传感器介绍
接收器
8
光幕应用（续）
长度 测量
06.07.2020
宽度 测量
高度 测量
三维尺寸
检测
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光幕应用（续）
锻压机床的 安全区域设置 及入侵报警
06.07.2020
10
光幕应用（续）
安全区示警
06.07.2020
11
反射型光电开关
反射型光电开关分为两种情况：反 射镜反射型及被测物漫反射型（简称散 射型）。
06.07.2020
3
光电开关外形
06.07.2020
4
遮断型光电开关示意图
遮断报警
06.07.2020
5
遮断式光电开关原理
Re光ce发ive射r 器
光接收器
Object
被检测物体
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遮断式光电开关
由相互分离且相对安 装的光发射器和光接 受器组成。当被检测 物体位于发射器和接 受器之间时，光线被 阻断，接受器接受不 到红外线而产生开关 信号。
6
光电开关在 流水线上的应用
定区域式光电开关 罐装高度检测
储送料器仓 咖啡罐
落料口
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流水线运行方向
遮断式光电开关 （计数）
7
光幕
两个柱 形结构相对 而立，每隔 数十毫米安 装一对发光 二极管和光 敏接收管， 形成光幕， 当有物体遮 挡住光线时， 传感器发出 报警信号。
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被检测物体
06.07.2020
漫反射光线 发射光线
反射光线
光发射器 和光接受器
漫反射型 光电开关集光 发射器和光接 受器于一体。 当被测物体经 过该光电开关 时，发射器发 出的光线经被 测物体表面反 射由接受器接 受，于是产生 开关信号。
光电传感器知识讲解
13.07.2024
20
光电池外形
13.07.2024
光敏面
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能提供较大电流的 大面积光电池外形
13.07.2024
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比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如 : 烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现 场。
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40
热释电传感器在人体检测、报警中的应用
热释电元件在红外线检测中得到广泛的 应用。它可用于能产生远红外辐射的人体检 测，如防盗门、宾馆大厅自动门、自动灯的 控制等。
热释电元件外形
≤2
使用温度范围 ℃
-20~+40 -20~+40 -20~+40
封装形式
TO型 光纤型
TO型
TO型
光敏二极管的反向偏置接法
在没有光照时，由 于二极管反向偏置，所 以反向电流很小，这时 的电流称为暗电流，相 当于普通二极管的反向 饱和漏电流。当光照射 在二极管的PN结（又称 耗尽层）上时，在PN结 附近产生的电子-空穴 对数量也随之增加，光 电流也相应增大，光电 流与照度成正比。
1905年德国物 理学家爱因斯坦用 光量子学说解释了 光电发射效应，并 为此而获得1921年 诺贝尔物理学奖。
13.07.2024
1
一、光电效应及光电元件
用光照射某一物体，可以看作物体 受到一连串能量为hf 的光子的轰击，组 成这物体的材料吸收光子能量而发生相 应电效应的物理现象称为光电效应。
外光电效应：在光线的作用 下能使电子逸出物体表面的现象 称为外光电效应。
光电传感器课件可编辑全文
由此可见，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Au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 而使受光照射的物体产生相应的电效应，我们把这种物理现象 称为光电效应。通常把光电效应分为三类：
照射阴极K时，从阴极逸出的光电子被第一倍增电极D1加速，以高速轰 击D1 ，引起二次电子发射，一个入射的光电子可以产生多个二次电子， D1发射出的二次电子又被D1、D2问的电场加速，射向D2并再次产生二次 电子发射……，这样逐级产生的二次电子发射，使电子数量迅速增加， 这些电子最后到达阳极，形成较大的阳极电流。若倍增电极有n级，各 级的倍增率为σ ，则光电倍增管的倍增率可以认为是σN ，因此，光
的一个自由电子，从而使自由电子的能量增加h。当电子获得的能量
大于阴极材料的逸出功A时，它就可以克服金属表面束缚而逸出，形
成电子发射。这种电子称为光电子，光电子逸出金属表面后的初始动
能为(1／2)mυ2
根据能量守恒定律有 1 m 2 h - A
2
6-2
式中，m为电子质量；为电子逸出的初速度。
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
图6-1-7 光敏电阻的光电特性
图6-1-8 光敏电阻的光谱特性
1-硫化镉 2-硫化铊 3-硫化钼
3)光电特性
光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。如图6-1-7所 示，光敏电阻的光电特性呈非线性。因此不适宜做检测元件，这是光敏 电阻的缺点之一，在自动控制中它常用做开关式光电传感器。
4)光谱特性
常用光电传感器介绍课件
传感器应用领域
01
02
03
工业自动化
传感器在工业自动化领域 应用广泛，如生产线上的 位置检测、计数、温度控 制等。
汽车电子
传感器在汽车电子领域也 有广泛应用，如发动机控 制、安全气囊、ABS等系 统中的传感器。
智能家居
随着智能家居的发展，传 感器也被广泛应用于各种 智能设备中，如智能照明、 智能安防等。
环境监测领域应用
光照强度检测
利用光电传感器检测光照强度，实现对室内、室外光照环境的自 动调节。
空气质量监测
通过光电传感器检测空气中的有害物质浓度，如甲醛、PM2.5等， 保障室内空气质量。
水质监测
利用光电传感器检测水体中的污染物含量，如浊度、化学需氧量 等，确保水质安全。
智能家居领域应用
人体感 应
根据所需检测距离选择合适的 光电传感器，如漫反射、对射
等类型。
检测物体特性
考虑被检测物体的颜色、形状、 表面反射率等特性，选择适合
的传感器。
环境因素
考虑工作环境中光照、温度、 湿度等条件，选择具有适应性
的传感器。
接口与输出
根据控制系统需求，选择合适 的接口类型和输出信号。
安装位置与方式选择
1 2 3
应用
光电开关、光电传感器等电路中。
工业自动化领域应用
生产线自动化
01
通过光电传感器实现工件检测、计数、定位等功能，提高生产
效率。
机械手臂控制
02
利用光电传感器检测物体位置、形状等信息，实现机械手臂的
精确抓取和放置。
质量检测
03
通过光电传感器对产品质量进行检合格率。
• 光电传感器基本原理 • 常用光电传感器类型及特点 • 光电传感器应用实例分析 • 光电传感器选型与安装注意事项 • 总结与展望
光电传感器分类简介
光纤传感器
发射器
接受器
目标物
光纤传感器
光纤头的种类
激光测距传感器
TIME OF FLIGHT 时间飞行测量原理 通过计算光波来回的总时间*光速/2获得距离值。
A
B
PSD/CMOS／ OES3
QA 21 mA 20 mA
4 mA 3 mA
Capture range 3mA
Measurement range 4... mA
三角测量法： 通过目标物不同距离对应光敏阵列不同位置计算距离距离值。
区域扫描 AREA SCAN
*仅供技术培训专用
区域扫描 AREA SCAN
平行光束扫描
交叉光束扫描
• 检测距离3M，检测高度100mm • 分辨率：直径6mm的圆柱形目标物
0.2mm（厚度）*75mm(宽度) • 开关量输出
• -P带微调器可设定检测距离 • -HR高分辨率型可设定扫描模式
结束语
谢谢大家聆听！！！
39
F N
F: 目标物接收器 N: 前景区接收器
前景遮蔽区 F>> N 检测到目标物
F N
F: 目标物接收器 N: 前景区接收器
前景遮蔽区
N >> F 前景区物体被检测到 无输出
漫反射型传感器 • 优点
安装简单（发射器和接收器一体） 费用经济
• 缺点 存在黑白色差（背景遮蔽型可以改善） 检测距离相对较近 无法检测透明物体 存在盲区
反射板型传感器 • 优点：
检测距离较远 安装比较简单 检测透明物体
• 缺点： 高反光率物体或发光物体会有影响（偏振滤波型可改善） 需要反光板或反射膜 存在盲区
对射型
发射器
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。
光电传感器介绍
柔软光纤的原理
R
R
粗光纤反射次数少， 临界角小
Bending Loss
细光纤反射次数多， 临界角大
光纤长度-检测距离特性（AD-29）
光纤过长会导致光纤内部衰减从而缩短检测距离
100%
对射型
60% 40%
2m 5m 10m
光纤长度
光纤放大器E3X-DA-N（AD-14）
・是欧姆龙光纤光电传感器的主力机种。 ・机能・性能最高，品种丰富。 ・加强了防止相互干扰的机能（１０台以下）。 ・占OEJ光纤光电销售构成の25%。 ・MPU内藏的数字显示。 ・采用APC回路使LED发光光量保持稳定。 ・备有标识检测用绿色LED、蓝色LED。 ・通过监视器输出（DC１~５V）可检测入射光量。 ・手机式控制器可实现遥控设置。 ・备有超高速模式（250μsec）、标准模式、朝长距离模式。 ・保有CompoBus/S（欧姆龙的传感器BUS）终端（AD-16）
0＝无保护
1＝直径50mm(手)
1＝垂直方向的水滴
2＝直径12.5mm(手指) 2＝垂直方向15°以内的水滴
3＝直径2.5mm(电缆)
3＝垂直方向60°以内的水滴
4＝直径1mm(芯线)
4＝全方向的水滴
5＝只允许极微小粉尘进入 5＝全方向的喷水
6＝粉尘无法侵入
6＝全方向的激烈喷水
7＝可浸泡（欧姆龙标准1m30分钟）
１．普通导线 φ0.18mm左右的铜芯线拧绞而成。 弯曲１．３万次之后便会折断。
２．耐曲折导线 φ0.08mm左右的细铜芯线拧绞而成、外皮 采用特氟龙等光滑材料。 可耐约５０万次左右的弯曲。
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
光电传感器的介绍
光电传感器的介绍随着经济与军事领域的高科技化程度的提高，社会对光电子产品和技术的要求也不断地增长，光电子产业渐渐成为当今发展最快、最有前途的产业之一。
在此，在介绍光电传感器原理的基础上，我们主要讨论光电池的原理及其应用。
1、光电传感器的原理光电传感器（光电开关）是光电接近开关的简称，一般是由光源、光通路、光电元件三部分组成的。
光电传感器是一种利用光电子应用技术，将光信号转换成电信号而进行非电量参数检测的传感器，具有这种功能的材料称为光敏材料，做成的器件则称为光敏器件。
而光敏元件和光电传感器是光电元件中的核心元件，是光电系统的重要组成部分，主要包括光敏材料制作的探测器件、光电二极管和光电倍增管、利用内光电效应的光导管、以及应用光生电势效应的光敏二极管、光敏三极管、光电池等。
光电传感器的的物理基础就是光电效应。
且光电效应包括外光电效应和内光电效应。
外光电效应是在光线作用下，电子逸出物体表面向外发射称外光电效应，即为经典归纳的爱因斯坦光电效应方程。
内光电效应是当光照射在物体上，使物体的电阻率1/R发生变化或产生光电动势的效应。
内光电效应又可以分为以下两类：一是半导体材料受光照时，材料的电导率增大的光电导效应；二是不均匀半导体或均匀半导体中的光生电子和空穴，在空间分开形成PN结并产生电位差的光生伏特效应。
2、光电池的原理及应用光电传感器作为一种检测装置，由于它具有精度高、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，体积小，已经获得了广泛的应用。
我们下面介绍的光电池就是光电传感器的一个重要应用--光电池。
2.1光电池的原理光电池是在光线照射下，直接将光量转变为电动势的光学元件。
其工作原理即为光生伏特效应。
因此，在有光线作用时，PN结就相当于一个电压源。
2.1.1 物理原理1）材料①N型光电导体：多子是电子，少子是空穴。
主要是光子激发施主能级中的电子跃迁到导带中去，电子为主要载流子，增加了自由电子的浓度。
光电传感器的分类和应用课件
光敏三极管
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旳 功能外，还有对电信号放大旳
功能
光电传感器旳分类对射式光源自传感器粉尘污染比较严重旳环 境中或是野外旳环境
漫反射式光电传感器
漫反射式光电传感器大多应用在自动冲水系统中
反射式光电传感器
反射式光电传感器一般用于辨别 不透明度旳物体，而且有效旳 距离较大，可用于粉尘污染较 为严重旳环境中
光电传感器旳分类及应用
被测量量旳变化 光信号 电信号
光敏传感器旳构成
发送器、接受器、检测电路
光敏二极管
1. 当光敏二极管加上反向电压时， 管子中旳反向电流伴随光照强 度旳变化而变化，光照强度越 大，反向电流越大
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 压旳原理，把它用作微型光电 池
色选机
• 色选机是根据物料光 学特征旳差别，利用 光电技术将颗粒物料 中旳异色颗粒自动分 拣出来旳设备，在产 品包装前先由光电检 测色质，物品颜色有 偏差时就有比较电压 差输出，接通电磁阀， 由压缩空气将差别物 品吹出。
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槽形光电传感器
槽形光电开关旳稳定性和安全性 都很高，所以一般用于透明物 体、半透明物体以及高速变化 物体旳检测工作中
光纤光电传感器
功能型光纤传感器
此类传感器利用光纤 本身对外界被测对象 具有敏感能力和检测 功能，光纤不但起到 传光作用，而且在被 测对象作用下，如光强、相位、偏振态等 光学特征得到调制，调制后 旳信号携带了被测信息。
光纤光电传感器
传光型光纤传感器
传光型光纤传感器旳 光纤只看成传播光旳 媒介，待测对象旳调 制功能是由其他光电 转换元件实现旳，光 纤旳状态是不连续旳， 光纤只起传光作用。
光电传感器
②侧向光电效应
当半导体光电器件受光照不均匀时，载流子浓度梯 度将会产生侧向光电效应。
当光照部分吸收入射光子的能量产生电子空穴对时， 光照部分载流子浓度比未受光照部分的载流子浓度大， 就出现了载流子浓度梯度，因而载流子就要扩散。如果 电子迁移率比空穴大，那么空穴的扩散不明显，则电子 向未被光照部分扩散，就造成光照射的部分带正电，未 被光照射部分带负电，光照部分与未被光照部分产生光 电动势。基于该效应的光电器件如半导体光电位置敏感 器件（PSD）。
当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强成 正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多，逸出的 电子数也就越多。
光电子逸出物体表面具有初始动能mv02 /2 ，因此外光 电效应器件（如光电管）即使没有加阳极电压，也会有 光电子产生。为了使光电流为零，必须加负的截止电压， 而且截止电压与入射光的频率成正比。
右图表示CdS硫化镉光敏电阻的光 电流和光通量之间的关系。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，这是光敏电阻的不足之处。一般在 自动控制系统中用作光电开关。
I/mA
5 4 3 2 1 0
1000 2000 L/lx
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（3）伏安特性
定义：在一定强度的光照下，光敏电阻的端电压与光电流的关系。
光子是具有能量的粒子，每个光子的能量：
E hf h 6.626 10 34 J s为普朗克常数
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根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子的能量，所
以要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量大于该物体 的表面逸出功，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。外光电 效应多发生于金属和金属氧化物，从光开始照射至金属释放电子 所需时间不超过10-9s。
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。
当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强成 正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多，逸出的 电子数也就越多。
光电子逸出物体表面具有初始动能mv02 /2 ，因此外 光电效应器件（如光电管）即使没有加阳极电压，也会 有光电子产生。为了使光电流为零，必须加负的截止电 压，而且截止电压与入射光的频率成正比。
• 激光器有哪些优点？ 单色性好、方向性好、亮度高、相干性好 • 激光器有哪几种？ 固体激光器（红宝石） 气体激光器（He-Ne）,（CO2，远红外光源） 半导体激光器（体积小，能量高，电源简单） 液体激光器
三、光电效应
是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能 量，从而产生的电效应。光电传感器的工作原理基于 光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应两 大类
不加偏压的PN结
加偏压的PN结
第二节 外光电效应器件
利用物质在光的照射下发射电子的外光电效应而制 成的光电器件，一般都是真空的或充气的光电器件， 如光电管和光电倍增管。
一、光电管及其基本特性 1. 结构
光电管有真空光电管和充气光 电管或称电子光电管和离子光电管 两类。两者结构相似，如图。它们 由一个阴极和一个阳极构成，并且 密封在一只真空玻璃管内。阴极装 在玻璃管内壁上，其上涂有光电发 射材料。阳极通常用金属丝弯曲成 矩形或圆形，臵于玻璃管的中央。
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反射型光电开关外形
信号 电源 指示 指示
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二、光电开关的结构和应用
光电开关可分为遮断型和反射型两大 类。遮断型光电开关的发射器和接收器相 对安放，轴线严格对准。当有物体在两者 中间通过时，红外光束被遮断，接收器接 收不到红外线而产生一个负脉冲信号。 遮断型光电开关的检测距离一般可达十几 米，对所有能遮断光线的物体均可检测。
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光电开关在 流水线上的应用
定区域式光电开关 罐装高度检测
储送料器仓 咖啡罐
落料口
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流水线运行方向
遮断式光电开关 （计数）
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光幕
两个柱 形结构相对 而立，每隔 数十毫米安 装一对发光 二极管和光 敏接收管， 形成光幕， 当有物体遮 挡住光线时， 传感器发出 报警信号。
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一、光电式开关工作原理
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。
被检测物体
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漫反射光线 发射光线
反射光线
光发射器 和光接受器
漫反射型 光电开关集光 发射器和光接 受器于一体。 当被测物体经 过该光电开关 时，发射器发 出的光线经被 测物体表面反 射由接受器接 受，于是产生 开关信号。
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漫反射型光电开关的应用
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定区域反射式光电开关原理
检测距离
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检测距离
定区域式光电 开关有一个非常确定 的检测区域，不经过 该区域的被测物体不 会引起光电开关产生 开关信号。
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反射型光电开关及反射镜外形
三角反射镜
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集发射、接收器 于一身
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被测物漫反射型光电开关原理
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光电传感器的其他用途
电梯自动运行 条件判断
断裂检测
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休息一下
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接收器
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光幕应用（续）
长度 测量
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宽度 测量
高度 测量
三维尺寸
检测
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光幕应用（续）
锻压机床的 安全区域设置 及入侵报警
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光幕应用（续）
安全区示警
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反射型光电开关
反射型光电开关分为两种情况：反 射镜反射型及被测物漫反射型（简称散 射型）。
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光电开关外形
31.05.2020
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遮断型光电开关示意图
遮断报警
31.05.2020
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遮断式光电开关原理
Re光ce发ive射r 器
光接收器
Object
被检测物体
31.05.2020
遮断式光电开关
由相互分离且相对安 装的光发射器和光接 受器组成。当被检测 物体位于发射器和接 受器之间时，光线被 阻断，接受器接受不 到红外线而产生开关 信号。