光電傳感器及其應(yīng)用重點課件

光電傳感器及其應(yīng)用光電傳感器按其接收狀態(tài)可分為模擬式和脈沖式光電傳感器兩大類。模擬式光電傳感器模擬式光電傳感器的工作原理是基于光電元件的光電特性，其光通量是隨被測量而變，光電流就成為被測量的函數(shù)，故稱為光電傳感器的函數(shù)運用狀態(tài)。它的形式有吸收式、反射式、遮光式和輻射式。光電傳感器及其應(yīng)用光電傳感器按1光源被測物光電元件吸收式被吸收的光通量與被測物體的透明度有關(guān)。常用來測物體的混濁度光源被測物光電元件吸收式被吸收的光通量與被測物體的透明度2光源被測物光電元件反射式反射光通量取決于反向表面的性質(zhì)、狀態(tài)和光源之間的距離。表面粗糙度光源被測物光電元件反射式反射光通量取決于反向表面的性質(zhì)、3光源被測物光電元件遮光式光原發(fā)出的光經(jīng)過被測物體時被遮擋部分，使得光電元件上的光通量減弱，減弱的程度與被測物體在光學(xué)通路中的位置有關(guān)。x測位移例如：光電測微計。光源被測物光電元件遮光式光原發(fā)出的光經(jīng)4光電測微裝置示意圖被測零件樣板環(huán)光源調(diào)制盤光電管光電測微計調(diào)制盤光電測微裝置示意圖被測零件樣板環(huán)光源調(diào)制盤光電管光電測微計調(diào)5被測物（光源）光電元件輻射式被測物體本身就是輻射源，所發(fā)出的光直接照在光電元件上，（或經(jīng)過一定的光通路照在光電元件上），輻射強度與溫度具有一定的關(guān)系。高溫計例如：比色測溫計。？被測物（光源）光電元件輻射式被測物體本身就是輻射源，所發(fā)6WDS型光電比色高溫計原理圖非接觸式高溫儀表800~2000℃WDS型光電比色高溫計原理圖非接觸式高溫儀表800~20007脈沖式光電傳感器脈沖式光電傳感器的作用方式是光電元件的輸出僅有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，即"通"與"斷"的開關(guān)狀態(tài)，所以也稱為光電元件的開關(guān)運用狀態(tài)。光電式轉(zhuǎn)速計天幕靶例：脈沖式光電傳感器光電式轉(zhuǎn)速計例：8光電開關(guān)光電開關(guān)9光電式轉(zhuǎn)速計光電式轉(zhuǎn)速計旋轉(zhuǎn)物體光源透鏡半透明膜透鏡透鏡光電元件光電式轉(zhuǎn)速計光電式轉(zhuǎn)速計旋轉(zhuǎn)物體光源透鏡半透明膜透鏡透鏡光電10光學(xué)編碼器又稱碼盤，是一種數(shù)字式角位移傳感器。通常使用時，將其安裝在旋轉(zhuǎn)在旋轉(zhuǎn)軸上，按旋轉(zhuǎn)角度大小直接編碼。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，在空間技術(shù)、數(shù)字控機械系統(tǒng)等方面有廣泛應(yīng)用。光學(xué)編碼器光學(xué)編碼器又稱碼盤，是一種數(shù)字式角位移傳感器11工作原理光源透鏡碼盤狹縫光電元件工作原理光源透鏡碼盤狹縫光電元件12碼制與碼盤C6C10碼制與碼盤C6C1013碼盤按其所用碼制可分為二進碼、循環(huán)碼、十進碼、六十進（度、分、秒制）碼等。圖表示一種6位二進制碼盤。最內(nèi)圈稱為C6碼道，一半透光，一半不透光。最外圈稱為C1碼道，共分成26=64個黑白間隔。每一個角度方位對應(yīng)于不同的編碼，例如，零方位對應(yīng)于000000（全黑）；第一方位對應(yīng)于000001；第23方位對應(yīng)于010111。測量時，只要根據(jù)碼盤的起始和終止位置就可確定轉(zhuǎn)角大小，而與轉(zhuǎn)動的中間過程無關(guān)。碼盤按其所用碼制可分為二進碼、循環(huán)碼、十進碼、六十進（度、分14n位二進制碼盤具有2n種不同編碼，其最小分辨力為：若要提高碼盤分辨力，必須增加n值。增大n值，必將給碼盤制作造成很大困難。n位二進制碼盤具有2n種不同編碼，其最小分辨力為：若要提高15二進制碼盤微小的制作誤差，將會使個別碼道提前或延后，這佞造成輸出信號的誤差。究其原因，是因為當(dāng)某一較高位的數(shù)碼改變時，所有比它低的各位數(shù)碼應(yīng)同時改變。圖表示4位二進制碼盤的展開圖。當(dāng)讀數(shù)窄縫處于A-A位置時，正確讀數(shù)為0111（十進制數(shù)7）。若碼道C4黑區(qū)制作得太短，就會誤讀為1111（十進制數(shù)15）。反之，若碼道C4的黑區(qū)太長，當(dāng)窄縫處于A‘-A’位置時，就會將1000讀為0000；在這兩種情況下都將產(chǎn)生粗誤差。為了消除粗誤差，較好的方法是用循環(huán)碼取代二進碼。二進制碼盤微小的制作誤差，將會使個別碼道提前或延后，這佞造成16圖是光學(xué)碼盤測角信的原理圖。光學(xué)系統(tǒng)部分與圖一樣。光電元件輸出的電信號經(jīng)放大、鑒幅（鑒測“0”或“1”電平）、整形后，再經(jīng)當(dāng)量變換，最后進行譯碼顯示。需要時還應(yīng)采用糾錯電路和寄存電路。圖是光學(xué)碼盤測角信的原理圖。光學(xué)系統(tǒng)部分與圖一樣。光電元件輸17空心軸編碼器空心軸編碼器18絕對直線位移、角位移編碼器絕對直線位移、角位移編碼器19天幕靶天幕靶結(jié)構(gòu)示意圖光敏二極管光學(xué)狹縫光屏界限不反射的表面彈丸柱面透鏡前表面反射鏡天幕靶天幕靶結(jié)構(gòu)示意圖光敏二極管光學(xué)狹縫光屏界限不反射的表20天幕靶工作原理示意圖天幕靶工作原理示意圖21光電傳感器及其應(yīng)用光電傳感器按其接收狀態(tài)可分為模擬式和脈沖式光電傳感器兩大類。模擬式光電傳感器模擬式光電傳感器的工作原理是基于光電元件的光電特性，其光通量是隨被測量而變，光電流就成為被測量的函數(shù)，故稱為光電傳感器的函數(shù)運用狀態(tài)。它的形式有吸收式、反射式、遮光式和輻射式。光電傳感器及其應(yīng)用光電傳感器按22光源被測物光電元件吸收式被吸收的光通量與被測物體的透明度有關(guān)。常用來測物體的混濁度光源被測物光電元件吸收式被吸收的光通量與被測物體的透明度23光源被測物光電元件反射式反射光通量取決于反向表面的性質(zhì)、狀態(tài)和光源之間的距離。表面粗糙度光源被測物光電元件反射式反射光通量取決于反向表面的性質(zhì)、24光源被測物光電元件遮光式光原發(fā)出的光經(jīng)過被測物體時被遮擋部分，使得光電元件上的光通量減弱，減弱的程度與被測物體在光學(xué)通路中的位置有關(guān)。x測位移例如：光電測微計。光源被測物光電元件遮光式光原發(fā)出的光經(jīng)25光電測微裝置示意圖被測零件樣板環(huán)光源調(diào)制盤光電管光電測微計調(diào)制盤光電測微裝置示意圖被測零件樣板環(huán)光源調(diào)制盤光電管光電測微計調(diào)26被測物（光源）光電元件輻射式被測物體本身就是輻射源，所發(fā)出的光直接照在光電元件上，（或經(jīng)過一定的光通路照在光電元件上），輻射強度與溫度具有一定的關(guān)系。高溫計例如：比色測溫計。？被測物（光源）光電元件輻射式被測物體本身就是輻射源，所發(fā)27WDS型光電比色高溫計原理圖非接觸式高溫儀表800~2000℃WDS型光電比色高溫計原理圖非接觸式高溫儀表800~200028脈沖式光電傳感器脈沖式光電傳感器的作用方式是光電元件的輸出僅有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，即"通"與"斷"的開關(guān)狀態(tài)，所以也稱為光電元件的開關(guān)運用狀態(tài)。光電式轉(zhuǎn)速計天幕靶例：脈沖式光電傳感器光電式轉(zhuǎn)速計例：29光電開關(guān)光電開關(guān)30光電式轉(zhuǎn)速計光電式轉(zhuǎn)速計旋轉(zhuǎn)物體光源透鏡半透明膜透鏡透鏡光電元件光電式轉(zhuǎn)速計光電式轉(zhuǎn)速計旋轉(zhuǎn)物體光源透鏡半透明膜透鏡透鏡光電31光學(xué)編碼器又稱碼盤，是一種數(shù)字式角位移傳感器。通常使用時，將其安裝在旋轉(zhuǎn)在旋轉(zhuǎn)軸上，按旋轉(zhuǎn)角度大小直接編碼。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，在空間技術(shù)、數(shù)字控機械系統(tǒng)等方面有廣泛應(yīng)用。光學(xué)編碼器光學(xué)編碼器又稱碼盤，是一種數(shù)字式角位移傳感器32工作原理光源透鏡碼盤狹縫光電元件工作原理光源透鏡碼盤狹縫光電元件33碼制與碼盤C6C10碼制與碼盤C6C1034碼盤按其所用碼制可分為二進碼、循環(huán)碼、十進碼、六十進（度、分、秒制）碼等。圖表示一種6位二進制碼盤。最內(nèi)圈稱為C6碼道，一半透光，一半不透光。最外圈稱為C1碼道，共分成26=64個黑白間隔。每一個角度方位對應(yīng)于不同的編碼，例如，零方位對應(yīng)于000000（全黑）；第一方位對應(yīng)于000001；第23方位對應(yīng)于010111。測量時，只要根據(jù)碼盤的起始和終止位置就可確定轉(zhuǎn)角大小，而與轉(zhuǎn)動的中間過程無關(guān)。碼盤按其所用碼制可分為二進碼、循環(huán)碼、十進碼、六十進（度、分35n位二進制碼盤具有2n種不同編碼，其最小分辨力為：若要提高碼盤分辨力，必須增加n值。增大n值，必將給碼盤制作造成很大困難。n位二進制碼盤具有2n種不同編碼，其最小分辨力為：若要提高36二進制碼盤微小的制作誤差，將會使個別碼道提前或延后，這佞造成輸出信號的誤差。究其原因，是因為當(dāng)某一較高位的數(shù)碼改變時，所有比它低的各位數(shù)碼應(yīng)同時改變。圖表示4位二進制碼盤的展開圖。當(dāng)讀數(shù)窄縫處于A-A位置時，正確讀數(shù)為0111（十進制數(shù)7）。若碼道C4黑區(qū)制作得太短，就會誤讀為1111（十進制數(shù)15）。反之，若碼道C4的黑區(qū)太長，當(dāng)窄縫處于A‘-A’位置時，就會將1000讀為0000；在這兩種情況下都將產(chǎn)生粗誤差。為了消除粗誤差，較好的方法是用循環(huán)碼取代二進碼。二進制碼盤微小的制作誤差，將會使個別碼道提前或延后，這佞造成37圖是光學(xué)碼盤測角信的原理圖。光學(xué)系統(tǒng)部分與圖一樣。光電元件輸出的電信號經(jīng)放大、鑒幅（鑒測“0”或“1”電平）、整形后，再經(jīng)當(dāng)量變換，最后進行譯碼顯示。需要