光電傳感器的現(xiàn)狀及發(fā)展與應用0001

1、光電傳感器的現(xiàn)狀及發(fā)展與應用學院：* 學院專業(yè)班級：姓名：學號：201*8201*年 4 月 15 日摘要時代在進步，社會在發(fā)展，光電子已經(jīng)變成人們生活中不可缺少的一部 分，近年來光電傳感器的發(fā)展也十分迅速，現(xiàn)在，本文將介紹光電傳感器的基 礎知識和它的現(xiàn)狀、發(fā)展還有應用。關鍵字： 光電傳感器 知識 發(fā)展 應用 引言在科學技術高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，人類已經(jīng)入瞬息萬變的信息時代，人 們在日常生活，生產(chǎn)過程中，十分依靠光電子器件。由于微電子技術，光電半 導體技術，光導纖維技術以及光柵技術的發(fā)展，使得光電傳感器的技術不斷取 得突破, 應用也越來越廣泛。、光電傳感器的基礎知識1、光電傳感器的含義 光電傳

2、感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變 化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光 電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。2、結構3、概述 光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關鍵元件，它是把光信 號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。 光電檢測方法具有 精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式 靈活多樣，因此 , 光電傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。光電傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起 光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來 檢

3、測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位 移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲 得 廣 泛 應 用 。 近 年 來， 新 的光 電 器 件不 斷 涌 現(xiàn) ， 特 別 是 CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用開創(chuàng)了新的一頁。4、光電傳感器的工作原理光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光 電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電 路。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極 管（LED

4、）、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬 度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有 光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該 信號。此外，光電開關的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維。三角反射板是結構 牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反 射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸 0 到 25 的范圍改變發(fā)射角，使光 束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。5、光電傳感器的分類和工作方式光電元件有光敏電阻、光電二極管、光電三極管、發(fā)光二極管（ LED）、光 電倍增管、光電

5、池、光電耦合器件等。由光通量對光電元件的作用原理不同所 制成的光學測控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件（光學測控系統(tǒng)）輸出量性 質(zhì)，光電式傳感器可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖（開關）式光電傳感 器；模擬式光電傳感器按被測量（檢測目標物體）方法又可分為透射（吸收） 式、漫反射式、遮光式（光束阻擋）三大類 。、光電傳感器的現(xiàn)狀及應用1、發(fā)展及現(xiàn)狀1839 年 A.E. 貝可勒爾發(fā)現(xiàn)當光線落在浸沒于電介液中的兩個金屬電極 上，它們之間就產(chǎn)生電勢，后來稱這種現(xiàn)象為光生伏特效應2 。 1873 年 W.史密斯和 Ch.梅伊發(fā)現(xiàn)硒的光電導效應 2 。1887 年 H.R. 赫茲發(fā)現(xiàn)外光電效 應 2 ?；?/p>

6、外光電效應的光電管和光電倍增管屬真空電子管或離子管器件， 曾在 50 60 年代廣泛應用，直到目前仍在某些場合繼續(xù)使用。光電傳感器 （光電開關 ）市場在過去的三年里經(jīng)歷了猶如過山車般的跌宕起 伏。如今該市場回到了類似之前平穩(wěn)的發(fā)展狀態(tài)。雖然光電傳感器市場極其依 賴的投資環(huán)境近來已經(jīng)變得愈發(fā)惡劣，但 ARC依然對該市場在未來幾年的發(fā)展 持樂觀態(tài)度。2、應用實例、條形碼掃描筆 當掃描筆頭在條形碼上移動 時，若遇到黑色線條，發(fā)光二極管的光線將被黑線吸收，光敏三 極管接收不到反射光，呈高阻抗， 處于截止狀態(tài)。當遇到 白色間隔 時，發(fā)光二極管所發(fā)出的光線， 被反射到光敏三極管的基極，光敏 三極管產(chǎn)生光電

7、流而導通。 整個條形碼被掃描過之后，光敏三極管將條形碼變 形一個個電脈沖信號，該信號經(jīng)放大、整 形后便形成脈沖列，再經(jīng)計算機 處理，完成對條形碼信息的識別。、測量工件表面的缺陷 用光電傳感器測量工件表面缺陷的工作原理如圖 1 所 示，激光管 1 發(fā)出的光束經(jīng)過透鏡 2 和 3 變?yōu)槠叫泄馐?再由透鏡 4 把平行光束聚焦在工件 7 的表面上，形成寬約 0.1mm 的細長光帶。光欄 5 用于控制光通量。如果工件表 面有缺陷 （ 粗糙、裂紋等 ） ，則會引起光束偏轉(zhuǎn)或散射， 這些光被硅光電池 6 接收，即可轉(zhuǎn)換成電信號輸出。 、產(chǎn)品計數(shù)器產(chǎn)品在傳送帶上運行時，不斷地遮擋光源到光敏器件 間的光路，使

8、光電脈沖電路產(chǎn)生一個個電脈沖信號。產(chǎn)品每遮光一次，光電脈 沖電路便產(chǎn)生一個脈沖信號，因此，輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目。該脈沖 經(jīng) 計數(shù)電路計數(shù)并由顯示電路顯示出來。、光電式煙霧報警器沒有煙霧時，發(fā)光二極管發(fā)出的光線直線傳播，光電三極管沒有接收信 號，沒有輸出 ; 有煙霧時，發(fā)光二極管發(fā)出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接 受到光線，有信號輸出，發(fā)出報警。、測量轉(zhuǎn)速在電動機的旋轉(zhuǎn)軸上涂上黑白兩種顏色，當電動機轉(zhuǎn)動時，反射光與不反 射光交替出現(xiàn)，光電元件 1 相應地間斷接收光的反射信號，并輸出間斷的電信 號，再經(jīng)放大器及整形電路 2 放大整形輸出 方波信號，最后由電子數(shù)字顯示器 輸出電機的轉(zhuǎn)速。三、光電傳感器的新發(fā)展1、用于目標跟蹤和坐標定位 256 光電管陣列四象限 CMOS光電傳感器2、光敏象限陣列與磁敏線陣列兼容 CMOS數(shù)?；旌蟼鞲衅骷呻娐?、光電檢測傳感器陣列在運動物體檢測中的應用4、應用光電二極管陣列的 SPR生物傳感器微弱信號檢測四、結束語總之，近年來光電傳感器的發(fā)展越來越迅速，它的種類、性能都在變多變 好；光電傳感器的研究及產(chǎn)品的開發(fā)應用在國內(nèi)外相關領域內(nèi)受到了極大關注 和重視。有理由相信：當光電傳感器技術產(chǎn)生較快的發(fā)展時，必將為信息技術 領域及其他技術領域的新發(fā)展、新進步帶來新的動力與活力 。參考文獻【 1】 光電傳感器的工作