光电式传感器

光电式传感器

一、光电式传感器概述

1、光电式传感器描述 光电式传感器（photoelectric transducer ），又叫光敏传感器，是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应，将光信号转换成电信号（电压、电流、电阻等）输出。

2、光电式传感器的发展 光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源。这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。

3、光电式传感器的原理

3.1工作原理

光电式传感器由光路和电路两大部分组成，其中，光路部分主要包括光源和光学通路，实现被测信号对光量的控制和调制，电路部分主要包括光电元件，实现从光信号到电信号的转换。光电式传感器分为四种基本形式，分别为透射式、反射式、辐射式和开关式，以下为四种基本形式的原理图：

图

1透射式

图2反射式 图3辐射式 学号：2012412320 姓名：苏晓旭

图4开关式 3.2光电效应 光电效应（Photoelectric effect ）是指光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量 转换成电能的现象。光电效应又分为外光电效应和内光电效应。外光电效应是指在光线作用下，物体内的电子吸收光的能量逸出物体表面向外发射的现象。红线频率：物体对应的光频阈值。红线光线f f <，再大的光强也不能导致电子发射；红线光线f f >，微弱的光线即可导致电子发射。内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。光电导效应是指光照在物体上使其电阻率发生变化的效应。即电子吸收光能后，从键合状态过渡到自由状态，从而引起电导率的变化。照射光波长限：只有照射光波长

外光电器件包括光电管和光电倍增管，内光电器件包括光敏电阻等。

图5光电管 图6光电管测量电路

图7光电倍增管图8光电倍增管测量电路

图9光敏电阻

4、光电式传感器的分类

⑴、槽开光电开关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、对射式光电开关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以射分离式光电开光，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、反光板反射式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、扩散反射式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收不到的；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，输出一个开关控制信号。

⑸、光纤式光电开关把发光器发出的光用光纤引导到检测点，再把检测到的光信号用光纤引导到光接收器就组成光纤式光电开关。按动作方式的不同，光纤式光电开关也可分成对射式、反光板反射式、扩散反射式等多种类型。

二、光电式传感器的应用

1、光电式传感器的优点

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，体积小。近年来，随着光电技术的发展，光电传感器已成为系列产品，其品种及产量日益增加，用户可根据需要选用各种规格产品，在各种轻工自动机上获得广泛的应用。

2、光电式传感器的实例

1）烟尘浊度监测仪

防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

2）条形码扫描笔

当扫描笔头在条形码上移动时，若遇到黑色线条，发光二极管的光线将被黑线吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗，处于截止状态。当遇到白色间隔时，发光二极管所发出的光线，被反射到光敏三极管的基极，光敏三极管产生光电流而导通。整个条形码被扫描过之后，光敏三极管将条形码变形一个个电脉冲信号，该信号经放大、整形后便形成脉冲列，再经计算机处理，完成对条形码信息的识别

3）产品计数器

产品在传送带上运行时，不断地遮挡光源到光电传感器的光路，使光电脉冲电路产生一个个电脉冲信号。产品每遮光一次，光电传感器电路便产生一个脉冲信号，因此，输出的脉冲数即代表产品的数目，该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来。四、光电式烟雾报警器没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传播，光电三极管没有接收信号。没有输出，有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出，发出报警。

4）测量转速

在电动机的旋转轴上涂上黑白两种颜色，转动时，反射光与不反射光交替出现，光电传感器相应地间断接收光的反射信号，并输出间断的电信号，再经放大器及整形电路放大整形输出方波信号，最后由电子数字显示器输出电机的转速。