自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用光電傳感器及其應(yīng)用課件

1、2022/7/171 電磁波輻射波譜可見光頻率/Hz波長(zhǎng)/m無(wú)線電波105 紅外線 1010 紫外線1015 X射線1020宇宙射線1025 3103m 310-2m 310-7m 310-12m 310-17m2022/7/172 1905年德國(guó)物理學(xué)家愛因斯坦用光量子學(xué)說(shuō)解釋了光電發(fā)射效應(yīng)，并為此而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 2022/7/1736.1 光電效應(yīng)及光電元器件一、光電效應(yīng)及分類 每一個(gè)光子具有一定的能量，光子的能量Ehf，其中h為普朗克常數(shù)，f為光的頻率。因此，光的頻率越高，光子的能量也就越大。 光電效應(yīng) 光照射在某一物體上，可以看作物體受到一連串能量為hf的光子的轟擊，

2、被照射物體的材料吸收了光子的能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象。2022/7/174 外光電效應(yīng) 在光線作用下能使電子從物 體表面逸出。 內(nèi)光電效應(yīng) 在光線作用下能使物體電阻 率發(fā)生變化。光生伏特效應(yīng) 在光線作用下，物體產(chǎn)生一 定方向電動(dòng)勢(shì)。 光電發(fā)射效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)分類：2022/7/175二、光電元件、特性及基本測(cè)量電路（一）光電管、光電倍增管 1、光電管 原理：基于外光電效應(yīng)。 組成：光電管由真空玻璃管、光電陰極K和光電陽(yáng)極A組成。 2022/7/176 當(dāng)一定頻率的光照射到光電陰極上時(shí)，光電陰極吸收了光子的能量便有電子逸出而形成光電子。這些光電子被具有正電位的陽(yáng)極所吸引，因而在光電管內(nèi)便形成

3、定向空間電子流，外電路就有了電流。光電管的結(jié)構(gòu)2022/7/177 如右圖，在電路中串入一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮?，則電路中的電流便轉(zhuǎn)換為電阻上的電壓。 電流或電壓的變化與光成一定的函數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。光電管符號(hào)及測(cè)量電路2022/7/178 2、光電倍增管 光電陰極和陽(yáng)極之間增加了若干個(gè)光電倍增極D，且外加電位逐級(jí)升高，因而逐級(jí)產(chǎn)生二次電子發(fā)射而獲得倍增光電子，使得最終到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)目猛增。 適合微光測(cè)量,靈敏度高。 2022/7/179光電特性 指當(dāng)陽(yáng)極電壓一定時(shí)，光電流I與光電陰極接收到的光通量之間的關(guān)系；光譜特性 由于不同材料的光電陰極對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光有不同的靈敏度，因此光電管對(duì)光

4、譜也有選擇性； 伏安特性 當(dāng)入射光的頻譜及光通量一定時(shí)，光電流與陽(yáng)極電壓之間的關(guān)系稱伏安特性銫氧銀 銻化銫 光電管的陽(yáng)極電壓應(yīng)選擇在UQ附近, I才穩(wěn)定3、特性和參數(shù)2022/7/1710(二)光敏電阻 其原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。是一種沒(méi)有極性的純電阻器件。 它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在半導(dǎo)體光敏材料的兩端引出電極，再將其封裝在透明管殼內(nèi)就構(gòu)成光敏電阻。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。 2022/7/1711光敏電阻演示 當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，光生電子空穴對(duì)增加，阻值減小，電流增大。暗電流（越小越好）2022/7/1712

5、光敏電阻 當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)， 阻值減小。為提高靈敏度，兩電極做成梳狀，以增大極板面積。2022/7/1713光敏電阻的基本應(yīng)用電路 a）U與光照變化趨勢(shì)相同的電路 b）U與光照變化趨勢(shì)相反的電路 2022/7/17141.暗電阻、亮電阻及光電流暗電阻：指光敏電阻置于室溫、全暗條件下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間穩(wěn)定后測(cè)得的阻值，這時(shí)在給定的電壓下測(cè)得的電流稱為暗電流。亮電阻：光敏電阻置于室溫和一定光照條件下測(cè)得的穩(wěn)定電阻值稱為亮電阻，這時(shí)在給定工作電壓下的電流稱為亮電流。光電流：亮電流與暗電流之差稱光敏電阻的光電流I,暗阻值與亮阻值差值越大，光敏電阻性能越好，靈敏度也越高。 2022/7/1715 2.光

6、照特性 光敏電阻的光電流I與光通量的關(guān)系。由于光敏電阻的光照特性呈非線性，因此不能用于光的精密測(cè)量，只能用作開關(guān)式的光電轉(zhuǎn)換器。 2022/7/17163.光譜特性 光敏電阻對(duì)于不同波長(zhǎng)的入射光，其相對(duì)靈敏度K也是不同的。因此，在選用光敏電阻時(shí)，應(yīng)考慮光源的發(fā)光波長(zhǎng)與光敏電阻的光譜特性峰值的波長(zhǎng)相接近，這樣才能獲得高的靈敏度。 2022/7/17174.伏安特性 光敏電阻的伏安特性為線性關(guān)系，且不同照度下，其斜率不同。同一般電阻一樣，光敏電阻也有最大功率，超過(guò)額定功率將會(huì)導(dǎo)致光敏電阻永久性的損壞。 2022/7/17185.響應(yīng)時(shí)間 光電流的變化對(duì)于光的變化，在時(shí)間上有一個(gè)滯后，盡管不同材料的

7、光敏電阻具有不同的響應(yīng)時(shí)間，但都存在著這種時(shí)延特性。因此，光敏電阻不能用在要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合。6.溫度特性 光敏電阻和其它半導(dǎo)體器件一樣，受溫度的影響較大，隨著溫度的升高，它的暗電阻與靈敏度都下降。 2022/7/1719（三）光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管1結(jié)構(gòu)與工作原理光敏二極管 結(jié)構(gòu)示意及符號(hào) 光敏二極管的結(jié)構(gòu)和普通二極管相似，只是其PN結(jié)裝在透明管殼的頂部，可以直接接受到光的照射。2022/7/1720工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)。光敏二極管在電路中必須反向偏置。無(wú)光照時(shí)：電路中只有很小的反向飽和漏電流，稱暗電流。有光照時(shí)：PN結(jié)受到光子的轟擊，激發(fā)形成光子空穴對(duì)，在反向電壓的作用下，反

8、向電流大大增加，形成光電流。即反向偏置的PN結(jié)受光照控制2022/7/1721光敏二極管外形 將光敏二極管的PN 結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，光照射到光敏二極管的PN結(jié)時(shí)，電子-空穴對(duì)數(shù)量增加，光電流與照度成正比。 2022/7/1722光敏二極管外形 2022/7/1723光敏三極管 光敏三極管是在光敏二極管的基礎(chǔ)上形成的。由于它具有放大作用，所以具有更高的靈敏度。和普通三極管一樣，光敏三極管分PNP和NPN兩種類型，有兩個(gè)PN結(jié)。 多數(shù)光敏三極管的基極沒(méi)有引出線，只有正負(fù)（c、e）兩個(gè)引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。 2022/7/1724光敏三極管外形 2022/7

9、/1725 在電路中，同普通三極管的放大狀態(tài)一樣，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。反偏的集電結(jié)受光照控制，光電轉(zhuǎn)換原理同光敏二極管，產(chǎn)生的光電流相當(dāng)于普通三極管的基極電流。因而在集電極上則產(chǎn)生倍的光電流，所以光敏三極管比光敏二極管有著更高的靈敏度。結(jié)構(gòu)圖 等效電路 圖形符號(hào)2022/7/1726射極輸出的電壓與光照的變化趨勢(shì)相同；集電極輸出的電壓與光照的變化趨勢(shì)相反。光敏三極管的應(yīng)用電路2022/7/1727將光敏三極管與另一只普通三極管做在一個(gè)管殼里，稱為達(dá)林頓光敏三極管。它有更高的靈敏度，即： 12復(fù)合管2022/7/1728光敏晶閘管 光敏晶閘管是由入射光觸發(fā)而導(dǎo)通的可控硅，簡(jiǎn)稱光控晶閘管。它有

10、三個(gè)引出電極，即陽(yáng)極a、陰極k和門極g。 它的頂部有一個(gè)玻璃透鏡，光敏晶閘管的陽(yáng)極接電源正極，陰極接電源負(fù)極，門極可懸空。 當(dāng)有一定照度的光信號(hào)通過(guò)玻璃窗口照射到反偏的PN結(jié)上時(shí)，將產(chǎn)生門極電流，從而使光敏晶閘管從阻斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。 光敏晶閘管的特點(diǎn)是：導(dǎo)通電流比光敏三極管大得多，工作電壓有的可達(dá)數(shù)百伏，因此輸出功率大，可用于工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)控制。2022/7/1729 反偏的PN結(jié)在透明管殼的頂部，相當(dāng)于受光照控制的光敏二極管。當(dāng)光照射在J2產(chǎn)生的光電流相當(dāng)于普通的晶閘管的門極電流，當(dāng)光電流大于某一閾值時(shí)，光敏晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通。 2022/7/1730光敏晶閘管外形光敏面2022/7/1731

11、2光敏晶體管的基本特性光譜特性 不同材料的光敏晶體管對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光其相對(duì)靈敏度Kr是不同的 即使是同一材料，只要PN結(jié)的厚度不同，也能得到不同的光譜特性。 硅光敏晶體管2022/7/1732伏安特性 a) 光敏二極管伏安特性 b) 光敏三極管伏安特性 流過(guò)它的電流與光照度成正比，且在相當(dāng)范圍內(nèi)與反向偏置電壓Uo無(wú)關(guān)。 當(dāng)Uo0時(shí)，只要有光照，仍然有電流，此時(shí)把它看作光電池，只不過(guò)其PN結(jié)面積小，光電效應(yīng)很低而已，光敏二極管正常使用時(shí)應(yīng)施加1.5V以上的反向工作電壓。 形狀與一般三極管的輸出特性相似，只不過(guò)將不同的基極電流換作不同的光照度即可。2022/7/1733光電特性 0光照 光電流光

12、敏 三極管光敏 二極管3000lx4mA0.3mAIE 光電流與光照度成線性關(guān)系。靈敏度比較?2022/7/1734響應(yīng)時(shí)間 硅光敏二極管的響應(yīng)時(shí)間約為105107s左右，光敏三極管的響應(yīng)時(shí)間則比相同材料的二極管約慢一個(gè)數(shù)量級(jí)，而鍺管的響應(yīng)時(shí)間要比硅管小一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此在要求快速響應(yīng)或入射光調(diào)制頻率（明暗交替頻率）較高時(shí)，應(yīng)選用硅光敏二極管。 溫度特性 硅管的暗電流比鍺管小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，所以在微光測(cè)量中應(yīng)采用硅管。另外硅光敏三極管的溫漂大，在高精度測(cè)量中應(yīng)選擇硅光敏二極管。2022/7/1735（四）光電池 光電池的工作原理基于光生伏特效應(yīng) ,它是把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體光電器件。 其中應(yīng)用

13、最廣泛的是硅光電池，硅光電池性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、傳遞（轉(zhuǎn)換）效率高且價(jià)格便宜。 2022/7/1736 在N型襯底上制造一薄層P型層作為光照敏感面，就構(gòu)成最簡(jiǎn)單的光電池。1結(jié)構(gòu)及工作原理 當(dāng)入射光子的能量足夠大時(shí)，P型區(qū)每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)光生電子空穴對(duì)，光生電子空穴對(duì)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使電子通過(guò)漂移運(yùn)動(dòng)被拉到N型區(qū)，空穴留在P區(qū)，所以N區(qū)帶負(fù)電，P區(qū)帶正電。如果光照是連續(xù)的，經(jīng)短暫的時(shí)間，PN結(jié)兩側(cè)就有一個(gè)穩(wěn)定的光生電動(dòng)勢(shì)輸出。 2022/7/1737光電池外形光敏面2022/7/1738能提供較大電流的大面積光電池外形2022/7/17392基本特性光譜特性 硅光電池的響應(yīng)波長(zhǎng)約

14、在0.451.1m范圍，而硒光電池約在0.340.57m范圍?？梢姽韫怆姵乜梢栽诤軐挼牟ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)得到應(yīng)用。 兩者不僅光譜波峰位置不同,而且光譜響應(yīng)波長(zhǎng)范圍也不同。2022/7/1740光電特性 其中曲線1是光電池負(fù)載開路時(shí)的開路電壓與光照度的關(guān)系曲線，顯然這是非線性關(guān)系，起始電壓上升很快，在2000lx以上便趨于飽和 曲線2是當(dāng)負(fù)載短路時(shí)的短路電流與光照度的關(guān)系曲線，可見為線性關(guān)系。當(dāng)隨著負(fù)載電阻的增加，這種線性關(guān)系將變差。 2022/7/1741頻率特性 頻率特性是指入射光的調(diào)制頻率與光電池輸出電流間的關(guān)系。硅光電池具有較高的頻率響應(yīng)，而硒光電池的頻率特性較差。 2022/7/1742光電池

15、的開路電壓與短路電流隨溫度變化的特性。開路電壓隨溫度增加而下降的速度較快，而短路電流隨溫度上升而緩慢增加。 溫度特性 2022/7/17433光電池短路電流測(cè)量電路 圖為光電池短路電流測(cè)量的實(shí)用電路，即I/V轉(zhuǎn)換電路。 運(yùn)算放大器相當(dāng)于光電池的負(fù)載，由于運(yùn)算放大器的開環(huán)放大倍數(shù)Aod，A為虛地。 作為光電池的負(fù)載滿足了短路條件。所以IRfI。輸出電壓Uo為： UoURfIRf 輸出電壓Uo與光電流I正比，從而達(dá)到I/U轉(zhuǎn)換的目的。 2022/7/1744光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用太陽(yáng)能賽車太陽(yáng)能電動(dòng)機(jī)模型 太陽(yáng)能 硅光電池板2022/7/1745光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用（續(xù)）太陽(yáng)能發(fā)電2022/7/

16、1746光電池在動(dòng)力方面的應(yīng)用（續(xù)）光電池在人造衛(wèi)星上的應(yīng)用2022/7/1747 休 息 一 下2022/7/17486.2 光電開關(guān)及光電斷續(xù)器 光電開關(guān)及光電斷續(xù)器是開關(guān)式光電傳感器的常用元件，主要用來(lái)檢測(cè)物體的靠近、通過(guò)等狀態(tài)，廣泛用于生產(chǎn)流水線、自動(dòng)控制等各方面開關(guān)量的檢測(cè)。從原理上講，光電開關(guān)及光電斷續(xù)器沒(méi)有太大的差別，都是由紅外線發(fā)射元件與光敏接收元件組成。 只是光電斷續(xù)器是整體結(jié)構(gòu)，其檢測(cè)距離只有幾毫米至幾十毫米，而光電開關(guān)的檢測(cè)距離可達(dá)幾米至幾十米。2022/7/1749 光電開關(guān)可分為直射型和反射型兩大類。 直射型光電開關(guān) 直射型光電開關(guān)的發(fā)射器和接收器相對(duì)安放，軸線嚴(yán)格對(duì)

17、準(zhǔn)。當(dāng)有物體在兩者中間通過(guò)時(shí)，紅外光束被遮斷，接收器接收不到紅外線而產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)。 直射型光電開關(guān)的檢測(cè)距離一般可達(dá)十幾米，對(duì)所有能遮斷光線的物體均可檢測(cè)。一、光電開關(guān)2022/7/1750直射型光電開關(guān)示意圖遮斷報(bào)警2022/7/1751直射型光電開關(guān)原理Receiver 直射式光電開關(guān)由相互分離且相對(duì)安裝的光發(fā)射器和光接受器組成。當(dāng)被檢測(cè)物體位于發(fā)射器和接受器之間時(shí)，光線被阻斷，接受器接受不到紅外線而產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。被檢測(cè)物體光發(fā)射器光接收器2022/7/1752 光電開關(guān)外形2022/7/1753光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用送料器定區(qū)域式光電開關(guān)咖啡罐流水線運(yùn)行方向罐裝高度檢測(cè)儲(chǔ)料倉(cāng)落料

18、口直射式光電開關(guān)（計(jì)數(shù)）2022/7/1754光幕 兩個(gè)柱形結(jié)構(gòu)相對(duì)而立，每隔數(shù)十毫米安裝一對(duì)發(fā)光二極管和光敏接收管，形成光幕，當(dāng)有物體遮擋住光線時(shí)，傳感器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。接收器2022/7/1755 當(dāng)有物體遮擋住光線時(shí)，傳感器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，起保護(hù)、預(yù)警等作用。光線被遮斷（報(bào)警） 光幕應(yīng)用2022/7/1756 光幕應(yīng)用（續(xù)）產(chǎn)品高度測(cè)量2022/7/1757 光幕應(yīng)用（續(xù)）安全區(qū)示警2022/7/1758反射型光電開關(guān) 反射型光電開關(guān)分為兩種情況：反射鏡反射型及被測(cè)物漫反射型（簡(jiǎn)稱散射型）。 反射鏡反射型光電開關(guān)采用較為方便的單側(cè)安裝方式，但需要調(diào)整反射鏡的角度以取得最佳的反射效果。反射鏡通

19、常使用三角棱鏡，它對(duì)安裝角度的變化不太敏感。檢測(cè)距離一般為幾米。 散射型安裝最為方便，但檢測(cè)距離更小，只有幾百毫米。2022/7/1759反射鏡反射型光電開關(guān)工作原理 反射鏡反射型光電開關(guān)集光發(fā)射器和光接受器于一體，與反射鏡相對(duì)安裝配合使用。反射鏡使用偏光三角棱鏡，能將發(fā)射器發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光反射回去，光接收器表面覆蓋一層偏光透鏡，只能接受反射鏡反射回來(lái)的偏振光。反射板反射鏡被測(cè)物體偏振光發(fā)射光2022/7/1760被測(cè)物漫反射型光電開關(guān)原理漫反射光線反射光線被檢測(cè)物體光發(fā)射器和光接受器發(fā)射光線 漫反射型光電開關(guān)集光發(fā)射器和光接收器于一體。當(dāng)被測(cè)物體經(jīng)過(guò)該光電開關(guān)時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被測(cè)物

20、體表面反射由接受器接受，于是產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。額定距離2022/7/1761定區(qū)域反射式光電開關(guān)原理 定區(qū)域式光電開關(guān)有一個(gè)非常確定的檢測(cè)區(qū)域，不經(jīng)過(guò)該區(qū)域的被測(cè)物體不會(huì)引起光電開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。檢測(cè)距離檢測(cè)距離2022/7/1762表面反射率 對(duì)于漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線需要被檢測(cè)物表面將足夠的光線反射回接收器，所以檢測(cè)距離和被檢測(cè)物體的表面反射率及粗糙程度將決定接收器接收到光線強(qiáng)度，被檢測(cè)物體的表面還應(yīng)盡量垂直于光電開關(guān)的發(fā)射光線。2022/7/1763反射型光電開關(guān)外形電源指示信號(hào)指示2022/7/1764反射型光電開關(guān)外形（續(xù)）靈敏度調(diào)節(jié)電位器2022/7/1765光電開關(guān)應(yīng)用透明度測(cè)量

21、、控制質(zhì)量檢測(cè)2022/7/1766 光電開關(guān)應(yīng)用（續(xù)）加工控制2022/7/1767光電傳感器的其他用途（續(xù)）斷裂檢測(cè)電梯自動(dòng)運(yùn)行條件判斷2022/7/1768漫反射型光電開關(guān)的應(yīng)用2022/7/1769自動(dòng)干手機(jī) 自動(dòng)干手機(jī)是一種使用很普遍的電器，用來(lái)干燥手或物品。在這里紅外線反射型傳感器直接通過(guò)延時(shí)電路控制固態(tài)繼電器，帶動(dòng)電爐絲和風(fēng)扇工作。 同樣的電路，將負(fù)載換成電磁閥，就可以組成沖便衛(wèi)生潔具。2022/7/1770自動(dòng)取款機(jī)的保護(hù)玻璃控制器 當(dāng)有人站在取款機(jī)前時(shí)紅外線反射型傳感器輸出高電平，并通過(guò)RC網(wǎng)絡(luò)延時(shí)數(shù)秒，確認(rèn)來(lái)人是取款而不是經(jīng)過(guò)時(shí)，給PC機(jī)送去高電平，由PC控制電機(jī)啟動(dòng)，保護(hù)

22、玻璃抬起。 當(dāng)取款人走后，紅外線反射型傳感器轉(zhuǎn)為低電平，RC網(wǎng)絡(luò)在數(shù)秒后也輸出低電平，PC再控制電機(jī)使保護(hù)玻璃降下來(lái)。從而完成對(duì)自動(dòng)取款機(jī)的保護(hù)。 2022/7/1771直射型當(dāng)有物體在兩者中間通過(guò)時(shí)，紅外光束被遮斷，接收器因接收不到紅外線而產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)。這種光電開關(guān)檢測(cè)距離最大可達(dá)十幾米 反射鏡反射型單側(cè)安裝，但反射鏡型安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)物體的距離調(diào)整反射鏡的角度以取得最佳的反射效果，它的檢測(cè)距一般為幾米 散射型只要不是全黑的物體均能產(chǎn)生漫反射,散射型的檢測(cè)距離更小，只有幾百毫米?？偨Y(jié)：2022/7/1772 光電斷續(xù)器可分為直射型和反射型兩種。 光電斷續(xù)器的工作原理與光電開關(guān)相同，結(jié)構(gòu)

23、上將光電發(fā)射器、光電接收器做在體積很小的同一塑料殼體中。 直射型（也稱槽式）通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)。槽寬、槽深及光敏元件已有系列化產(chǎn)品，可供選擇。二、光電斷續(xù)器2022/7/1773 直射型光電斷續(xù)器通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)。 其發(fā)射器和接收器做在體積很小的同一塑料殼體中，分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，兩者能可靠地對(duì)準(zhǔn)，為安裝和使用提供了方便。 當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生表示檢測(cè)到的開關(guān)量信號(hào)。直射型反射型2022/7/1774反射式光電斷續(xù)器 光電斷續(xù)器是較便宜、簡(jiǎn)單、可靠的光電器件。它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線、機(jī)電一體化設(shè)備、辦公設(shè)備和家用電器中。20

24、22/7/1775光電斷續(xù)器外形2022/7/1776 齒盤每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，光電斷續(xù)器就輸出一個(gè)脈沖。通過(guò)脈沖頻率的測(cè)量或脈沖計(jì)數(shù)，即可獲得齒盤轉(zhuǎn)速和角位移。光電斷續(xù)器的應(yīng)用請(qǐng)寫出轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系式n= ？ n2022/7/1777 休 息 一 下2022/7/1778 光電式傳感器由光源、光學(xué)元器件和光電元器件組成光路系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路而構(gòu)成。 光電式傳感器按其輸出量可分為模擬式和脈沖式兩類。 模擬式：光電流是被測(cè)非電量的函數(shù)。 脈沖式：光電元器件的輸出僅有“通”與“斷” 兩種穩(wěn)定的開關(guān)狀態(tài)。6.3 光電式傳感器的應(yīng)用2022/7/1779一、模擬式光電傳感器 根據(jù)有關(guān)的輻射定律，物

25、體在兩個(gè)特定波長(zhǎng)1 、 2上的輻射強(qiáng)度、之比與該物體的溫度成指數(shù)關(guān)系:1光電比色溫度計(jì) = 我們只要測(cè)出與之比，就可根據(jù)上式算出物體的溫度T。2022/7/1780分光鏡的功能是使紅外光通過(guò)，可見光反射。濾光片10它只讓紅外光中的某一特定波長(zhǎng)1的光線通過(guò)，最后被硅光電池11所接收，轉(zhuǎn)換為與發(fā)光強(qiáng)度I1成正比的光電流I1。濾光片12的作用是只讓可見光中的某一特定波長(zhǎng)2的光線通過(guò)，最后被硅光電池13所接收。轉(zhuǎn)換為與光強(qiáng)I2成正比的光電流I2。隨后再經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器14、15轉(zhuǎn)換為電壓U1、U2，經(jīng)運(yùn)算電路算出U1/U2值，因而根據(jù)公式即可計(jì)算出被測(cè)物的溫度T 。2022/7/1781比色式溫度傳感

26、器溫度非接觸測(cè)量中的應(yīng)用 比色式溫度傳感器采用比色式（雙波段）測(cè)溫原理實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)目標(biāo)的非接觸測(cè)溫，它抗煙霧、水蒸氣和灰塵能力較強(qiáng)。 比色溫度計(jì)適于環(huán)境條件惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中使用，如:煙霧、水蒸氣、灰塵比較嚴(yán)重的鋼鐵、焦化和爐窯等應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)。2022/7/17822光電式濁度計(jì) 一路光線穿過(guò)標(biāo)準(zhǔn)水樣8到達(dá)光電三極管7上，產(chǎn)生作為標(biāo)準(zhǔn)水樣的電信號(hào)U2，另一路光線穿過(guò)被測(cè)水樣品5，到達(dá)光電三極管6上，通過(guò)光電三極管轉(zhuǎn)換成與濁度成正比的電信號(hào)U1。 再經(jīng)運(yùn)算器計(jì)算出U1、U2的比值，并進(jìn)一步算出被測(cè)水的濁度。2022/7/1783.光電式帶材跑偏儀它由光電式邊緣位置傳感器和測(cè)量電橋、放大器等組成。 光敏三

27、極管（8）接在測(cè)量電橋的一個(gè)橋臂上。 當(dāng)帶材處于平行光束的中間位置時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出信號(hào)為“0”，如果帶鋼向左偏移或向右偏移時(shí)，輸出電流信號(hào)為I和I。這個(gè)電流變化信號(hào)由放大器放大后成為控制電流，用來(lái)調(diào)節(jié)帶材的走偏量。光電式邊緣位置傳感器原理圖2022/7/1784二、脈沖式光電傳感器 光電元件的開關(guān)運(yùn)用狀態(tài) 1光電式測(cè)速計(jì) 將一個(gè)帶有遮蓋擋板的光電池接入圖示的電路中，當(dāng)物體以速度移過(guò)光電池表面時(shí)，遮擋射向光電池的光線，光電池便有階躍電壓輸出，經(jīng)微分后形成兩個(gè)脈沖輸出，兩脈沖之間的相隔時(shí)間即為物體移過(guò)距離的時(shí)間t。V=L/ t2022/7/17852光電式轉(zhuǎn)速計(jì) 光電式轉(zhuǎn)速計(jì)將轉(zhuǎn)速的變化

28、變換成光通量的變化，再經(jīng)過(guò)光電元件轉(zhuǎn)換成電量的變化。 根據(jù)其工作方式可分為反射型和直射型兩種。2022/7/1786反射式當(dāng)間隔數(shù)一定時(shí)，電脈沖數(shù)便與轉(zhuǎn)速成正比，電脈沖送至數(shù)字測(cè)量電路，即成計(jì)數(shù)和顯示直射式在孔數(shù)一定時(shí)，脈沖數(shù)就和轉(zhuǎn)速成正比。電脈沖輸入測(cè)量電路后被放大和整形，送入頻率計(jì)顯示。 光源光電元件2022/7/1787另一種分類方法 根據(jù)影響光電元器件接收光通量的因素可分為以下幾種形式：、光源本身是被測(cè)物、被測(cè)物吸收光通量、被測(cè)物體反射光通量、被測(cè)物遮擋光通量2022/7/1788 、光源本身是被測(cè)物的應(yīng)用實(shí)例 光的照度E的單位是lx（勒克斯），它是常用的光度學(xué)單位之一，它表示受照物體

29、被照亮程度的物理量，可以用照度計(jì)來(lái)測(cè)量。 光電池（外加柔光罩）2022/7/1789紅外線輻射溫度計(jì) 紅外線輻射溫度計(jì)用于食品溫度測(cè)量2022/7/1790紅外線輻射溫度計(jì)外形 激光僅 用于瞄準(zhǔn)2022/7/1791紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸體溫測(cè)量中的應(yīng)用耳溫儀2022/7/1792 紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用集成IC 溫度測(cè)量2022/7/1793紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用（續(xù)）利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)物（冷藏牛奶和面食）2022/7/1794、被測(cè)物吸收光通量的應(yīng)用實(shí)例 光電式濁度計(jì)和含沙量測(cè)量將裝有濁水的試管插入儀器中2022/7/1795煙霧報(bào)警器 無(wú)煙霧時(shí)，光

30、敏元件接收到LED發(fā)射的恒定紅外光。而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧進(jìn)入檢測(cè)室，遮擋了部分紅外光，使光敏三極管的輸出信號(hào)減弱，經(jīng)閥值判斷電路后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 煙霧報(bào)警2022/7/1796 光電式轉(zhuǎn)速表 光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射式光電傳感器，它可以在距被測(cè)物數(shù)十毫米外非接觸地測(cè)量其轉(zhuǎn)速。 n =60( f /z ) 、被測(cè)物體反射光通量的應(yīng)用實(shí)例2022/7/1797水泵轉(zhuǎn)速測(cè)量2022/7/17984、被測(cè)物遮擋光通量的應(yīng)用實(shí)例 光電式帶材跑偏檢測(cè)器 光電傳感器 帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成廢品。 當(dāng)帶材處于正確位置（中間位置）時(shí)，放大器輸出電壓Uo為零；當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小。 2022/7/1799 休 息 一 下2022/7/17100 自然界中的任何物體,只要其溫度高于絕對(duì)零度,都有紅外線向周圍空間幅射，溫度不同，幅射的紅外波長(zhǎng)也不同。 熱釋電紅