光电传感器在的应用

光电传感器的研究

摘要:随着微电子技术、光电半导体技术、光导纤维技术以及光栅技术的出

现和发展，光电传感器种类也日益增多，光电传感器得到越来越多的应用。且光电传感器具有其他传感器不能取代的优越性，故它还具有很大的发展前景。光电传感器的物理基础是光电效应，它由光电材料构成的器件，既用于检测直接引起光量变化的非电量，也可用来检测其他的能转换成光量变化的非电量。此外，光电传感器还具有非接触测量、响应快、性能可靠等特点，因此它被广泛的应用于各行各业中。

关键词：光电传感器光电效应传感器应用传感器特点

Pick to:With the appear and development of microelectronic technique , photoelectric semiconductor technology,optical fiber technology ,and grating technology, he types of photoelectric sensor become increasing ,which makes photoelectric sensor more be used. Moreover, photoelectric sensor and sensor cannot replace the other advantages , therefore it also has great development prospects.The physical basis of the photoelectric sensor is the photoelectric effect, device which is composed of a photoelectric material, both for detecting directly caused by light changing non-electrical, can also be used to detect other energy converted into light changes of non-electric. In addition, the photoelectric sensor also has non-contact measurement, fast response, reliable performance, etc, so it is widely used in all walks of life.

Key words: photoelectric sensor, the photoelectric effect, Sensor applications,Sensor characteristics

1.引言

随着当今科学技术的飞速发展，自动化已经应用到各行各业中，而一个国家的自动化水平是用检测与转换仪表以及传感器的种类和数量的多少来衡量的，故传感器在先当社会中发挥着很重要的作用。基于这个背景，产生了《光电传感器》这个实训设计课题。

光电传感器的应用非常广泛，且光电式传感器的种类和形式很多，故本文将在正文中简要介绍光电传感器的特点、分类、各种传感器的工作原理以及技术参数和传感器的应用。了解这些内容后，我们可以轻松的确定出在那种场合，应该选用那种光电传感器比较好，让它既可以满足控制的要求和具有较高的可靠性，又能最大的满足其经济性，以减小投资。

2.光电传感器的特点

（1）可实现非接触测量。光电测量时不与被测对象直接接触，传感器使用寿命长，对被检物无损害。

（2）可实现颜色判别。利用被测物体光的反射率和吸收率，根据被投光的光线波长和被测物体的颜色组合的差异性，对被测物体的颜色进行检测。

（3）检测精度高，可靠性高。通过设计可使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率，可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

（4）对被测物体限制少。在光电传感器检测物体时，以检测物体引起的遮光、反射、直射为检测原理，所以可对金属、木材、液体等几乎所有物体进行检测。（5）反应快，响应频率高。光本身具有高速的特性，且传感器电路都是电子器件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间极短，使得单位时间内响应的频率提高。

（6）结构简单，可测参数多。一般仅有光源、光学通路和光电元件组成，可实现对速度、加速度、位移、温度、浓度、浊度等参数的测量。

3.光电传感器的分类

由于光通量对光电元件的作用原理不同，所制成的光学测控系统是多种多样的，观点传感器也有很多种类，常有以下几种分类方法。

￭根据传感器传感头设计的原理不同可以分为：有源型光电传感器和无源型光

电传感器两种。

￭根据光电效应原理，光电传感器可分为：

外光电效应：光电管、光电倍增管等

内光电效应：光敏电阻、光敏晶体管等

光生伏特效应：光电池等

￭按照光电传感器中光电元件输出电信号的形式可分为模拟式和脉冲式两大

类。

(一)、模拟式光电传感器

模拟式光电传感器中光电元件接收的光通量随被测量连续变化，故输出的光

电流也是连续变化的，且与被测量呈某种确定的单值函数关系，例如：位移式光电传感器。根据被测物、光源、光电元件三者之间的关系，又可将次类传感器分为下述四种类型，如图3-1所示。

（1）光源本身是被测物，被测物发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数，如高温比色温度计、光照度计、照相机曝光量控制等，如图3-1 a）所示。

（2）恒光源发射的光通量穿过被测物，一部分光由被测物吸收，剩余部分投射到光电元件上，吸收量决定与被测物的某些参数，如透明度计、浊度计等，如图3-1 b）所示。

（3）恒光源发出的光通量投射到被测物体，然后从被测物体表面反射到光电元件体上，光电元件的输出反映了被测物的某些参数，如用反射式光电测转速、测量工件表面粗糙度、纸张的厚度等，如图3-1 c）所示。

（4）恒光源发出的光通量在到达光电元件的途中遇到被测物，照射到光电量、工件尺寸测量等，如图3-1 d)所示。

图3-1 光电传感器的类型

a）被测物是光源；b）被测物吸收光通量；

c）被测物有反射光的表面；d）被测物遮挡光通量

1——被测物；2——光电元件；3——恒光源

(二)、脉冲式光电传感器

脉冲式光电传感器的光电元件接受的光信号是断续变化的，故光电元件处于开关工作状态，既“通”与“断”的开关状态。它的输出通常是有两种稳定状态的脉冲信号，多用于光电计数和光电式转速测量等场合。例如：转速传感器、光栅式传感器

4.光电传感器的结构

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，它通常由光源、光学通路和光电元件三部分构成，如图4-1所示。