第7章 光電式傳感

1光電式傳感器電氣工程學(xué)院2光電式傳感器

光電式傳感器是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。光電式傳感器由于反應(yīng)速度快，能實現(xiàn)非接觸測量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半導(dǎo)體光敏器件具有體積小、重量輕、功耗低、便于集成等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于軍事、宇航、通信、檢測與工業(yè)自動控制等各個領(lǐng)域中。

工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)實生活中光電傳感器的應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)舉幾個常見的實例。3光電式傳感器照相機自動測光工業(yè)測光亮度傳感器通過檢測周圍環(huán)境的亮度，再與內(nèi)部設(shè)定值相比較，調(diào)整光源的亮度和分布，有效利用自然光線，達到節(jié)約電能的目的。4光電式傳感器光電鼠標(biāo)就是利用LED與光敏晶體管組合來測量位移5光電式傳感器6光電式傳感器一、光電效應(yīng)

光照射在物體上可以看成是一連串的具有一定能量的光子轟擊這些物體的表面。所謂光電效應(yīng)是指物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應(yīng)。

光電效應(yīng)一般分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三類。后兩類又稱為內(nèi)光電效應(yīng)，根據(jù)這些效應(yīng)可制成不同的光電轉(zhuǎn)換器件(或稱光敏元件)。

77光電式傳感器1905年德國物理學(xué)家愛因斯坦用光量子學(xué)說解釋了光電發(fā)射效應(yīng)，并為此而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎。87光電式傳感器外光電效應(yīng)

在光線照射下，電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。其中，向外發(fā)射的電子稱為光電子，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的物質(zhì)稱為光電材料。

根據(jù)愛因斯坦假設(shè)：一個電子只能接受一個光子的能量。因此要使一個電子從物體表面逸出，必須使光子能量E大于該物體的表面逸出功A0。h__普朗克常數(shù)

f___光的頻率;每個光子具有的能量：光照射在物體上可以看成一連串具有一定能量的光子轟擊這些物體。97光電式傳感器

1．當(dāng)光子能量大于逸出功時，才會有光電子發(fā)射出來，才會產(chǎn)生外光電效應(yīng)。各種不同的材料具有不同的逸出功A0，因此對某特定材料而言，將有一個頻率限f0(或波長限λ0)，稱為“紅限”。顯然，如果入射光的頻率低與于紅限頻率，不論入射光的強度有多大，也不會使物質(zhì)發(fā)射光電子。當(dāng)入射頻率高于fo時，不管它多么微弱也會使被照射的物體激發(fā)電子，光越強則激發(fā)出的電子數(shù)目越多。

2．當(dāng)入射光的頻譜成分不變時，光電流與入射光的強度成正比。

3．由于電子逸出時具有一定的初動能可以形成光電流，為使光電流為零需加反向電壓才能使其截止。也就是單個光子把全部能量傳給物體中的一個自由電子。使自由電子的能量增加hf。這些能量一部分用作電子逸出物體表面的逸出功A0，另一部分變電子的初動能EK。即基于外光電效應(yīng)的光電器件有光電管和光電倍增管。

10光電效應(yīng)的規(guī)律是：任何一種金屬都有一個________頻率,入射光的頻率必須________這個頻率,才能產(chǎn)生光電效應(yīng);(2)光電子的最大初動能與

無關(guān),只隨著

的增大而增大;(3)產(chǎn)生光電效應(yīng)時,光電流的強度與

成正比.紅限大于入射光的強度入射光頻率入射光的強度117光電式傳感器內(nèi)光電效應(yīng) 在光線照射下，物體內(nèi)的電子不能逸出物體表面，而使物體的電阻率發(fā)生變化的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。 內(nèi)光電效應(yīng)分為：光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)光生電子-空穴對光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體材料受到光照時會產(chǎn)生電子-空穴對，使其導(dǎo)電性能增強，光線愈強，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。基于這種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻和光敏二、三極管。127光電式傳感器光生伏特效應(yīng)：

半導(dǎo)體材料受到光照后，在PN結(jié)上產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。

光生伏特效應(yīng)型器件是自發(fā)電式的，是有源器件。常用的光生伏特器件有光電池。13光電式傳感器光電管與光電倍增管（外光電效應(yīng)）光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管（內(nèi)光電效應(yīng)）光電池（光生伏特效應(yīng)）二.光電器件14光電式傳感器光電器件參數(shù)光電流：亮電流與暗電流之差稱為光電流暗電阻：光電器件在無光照射時的電阻值稱為暗電阻，此時流過的電流稱為暗電流亮電阻：光電器件在光照射時的電阻值稱為亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流15光電式傳感器1光電管與光電倍增管（外光電效應(yīng)）光電陰極光電陽極光電管結(jié)構(gòu)入射光光電管的陰極K受到適當(dāng)?shù)恼丈浜蟊惆l(fā)射光電子，這些光電子在電場作用下被具有一定電位的陽極吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件屬于光電發(fā)射型器件，有光電管、光電倍增管等。光電管有真空光電管和充氣光電管。光電管

16光電式傳感器1光電管與光電倍增管（外光電效應(yīng)）外接電路ER光電管結(jié)構(gòu)基于外光電效應(yīng)的光電器件屬于光電發(fā)射型器件，有光電管、光電倍增管等。光電管有真空光電管和充氣光電管。光電管

光電管的陰極K受到適當(dāng)?shù)恼丈浜蟊惆l(fā)射光電子，這些光電子在電場作用下被具有一定電位的陽極吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流。電阻R上產(chǎn)生的電壓降正比于光電流，其值與照射在光電管陰極上的光成函數(shù)關(guān)系。17光電式傳感器

充氣光電管

光電管受光照發(fā)射電子

如果在玻璃管內(nèi)充入惰性氣體(如氬、氖等)即構(gòu)成充氣光電管。由于光電子流對惰性氣體進行轟擊，使其電離，產(chǎn)生更多的自由電子，從而提高光電變換的靈敏度。(a)充氣光電管結(jié)構(gòu)示意圖圖(b)光電管電路1.1光電管與光電倍增管光電管有真空光電管和充氣光電管18光電式傳感器

紫外光電管外形

當(dāng)入射紫外線照射在紫外管陰極板上時，電子克服金屬表面對它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。紫外管多用于紫外線測量、火焰監(jiān)測等。

紫外線19光電式傳感器光電倍增管

當(dāng)入射光很微弱時，光電管產(chǎn)生的光電流很小，不易檢測，這時常用光電倍增管對光電流放大以提高靈敏度。如下圖所示。在光電管的陰極與陽極之間安裝若干個倍增極D1、D2、…Dn，就構(gòu)成了光電倍增管。光電倍增管的工作原理建立在光電發(fā)射和二次發(fā)射的基礎(chǔ)之上。工作時倍增極電位是逐級增高的，當(dāng)入射光照射光電陰極K時，立刻有電子逸出，逸出的電子受到第一倍增極D1正電位作用，使之加速打在D1倍增極上，產(chǎn)生二次電子發(fā)射。20光電式傳感器

同理D1發(fā)射的電子在D2更高正電位作用下，再次被加速打在D2極上，D2又會產(chǎn)生二次電子發(fā)射，這樣逐級前進，直到電子被陽極A收集為止。通常光電倍增管的陽極與陰極間的電壓為1000

2500V，兩個相鄰倍增電極的電位差為50

100V，其靈敏度比普通真空光電管高幾萬到幾百萬倍，因此在很微弱的光照下也能產(chǎn)生很大的光電流。21光電式傳感器光電陰極靈敏度和光電倍增管總靈敏度

一個光子在陰極上能夠打出的平均電子數(shù)叫做光電倍增管的陰極靈敏度。而一個光子在陽極上產(chǎn)生的平均電子數(shù)叫做光電倍增管的總靈敏度。光電倍增管的最大靈敏度可達10A/lm，極間電壓越高，靈敏度越高；但極間電壓也不能太高，太高反而會使陽極電流不穩(wěn)。光電陰極到光電陽極后大約放大105~108倍(單光子測量)由于光電倍增管的靈敏度很高，所以不能受強光照射，否則將會損壞。22光電式傳感器(1)光電管（2）光電倍增管23光電式傳感器1.2光電管的特性1）光電特性

通常指當(dāng)光電管的陽極和陰極之間所加電壓一定時，光通量φ與光電流I之間的關(guān)系為光電管的光照特性。其特性曲線如圖所示。光電流I與光通量成線性關(guān)系。光照特性曲線的斜率（光電流與入射光光通量之間比）稱為光電管的靈敏度。

24光電式傳感器2）光電管的伏安特性在一定的光照射下，對光電器件的陰極所加電壓與陽極所產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性。光電管的伏安特性如圖所示。它是應(yīng)用光電傳感器參數(shù)的主要依據(jù)。

圖3a真空光電管的伏安特性圖3b充氣光電管的伏安特性

25光電式傳感器3）光電管光譜特性

由于光陰極對光譜有選擇性，因此光電管對光譜也有選擇性。保持光通量和陰極電壓不變，陽極電流與光波長之間的關(guān)系叫光電管的光譜特性。一般對于光電陰極材料不同的光電管，它們有不同的極限頻率，因此它們可用于不同的光譜范圍。除此之外，即使照射在陰極上的入射光的頻率高于極限頻，并且強度相同，隨著入射光頻率的不同，陰極發(fā)射的光電子的數(shù)量還會不同，即同一光電管對于不同頻率的光的靈敏度不同，這就是光電管的光譜特性。所以，對各種不同波長區(qū)域的光，應(yīng)選用不同材料的光電陰極。

26光電式傳感器27光電式傳感器2、光敏電阻光敏電阻是一種用光導(dǎo)材料制成的沒有極性的光電元件，也稱光導(dǎo)管。純粹是一個電阻器件。無光照時，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流（暗電流）很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值（亮電阻）急劇減小，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時光敏電阻的靈敏度高。根據(jù)電流值的變化，即可推算出照射光強的大小。28當(dāng)光敏電阻受到光照時，若光子能量hf大于該半導(dǎo)體材料的禁帶寬帶，則價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子-空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照越強，光生電子-空穴對就越多，阻值就愈低。入射光消失，電子-空穴對逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值。29在半導(dǎo)體光導(dǎo)材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻。如圖a所示。為了增加靈敏度，兩電極常做成柵狀，如圖b所示。圖形符號如圖c所示。307光電式傳感器317光電式傳感器如果把光敏電阻連接到外電路中，在外加電壓的作用下，用光照射就能改變電路中電流的大?。?27光電式傳感器光敏電阻演示

當(dāng)光敏電阻受到光照時，光生電子—空穴對增加，阻值減小，電流增大。暗電流（越小越好）光敏電阻光照特性無光照時，內(nèi)部電子被原子束縛，具有很高的電阻值；有光照時，電阻值隨光強增加而降低；光照停止時，自由電子與空穴復(fù)合，電阻恢復(fù)原值。光敏電阻主要參數(shù)暗電阻——無光照時的電阻；暗電流——無光照時的電流；亮電阻、亮電流——受光照時的阻值、電流；光電流——亮電流與暗電流之差稱光電流。光敏電阻的主要參數(shù)和基本特性7光電式傳感器伏安特性給定偏壓光照越大光電流越大；給定光照度電壓越大光電流越大；光敏電阻的伏安特性曲線不彎曲、無飽和，但受最大功耗限制。光敏電阻伏安特性7光電式傳感器光譜特性光敏電阻靈敏度與入射波長有關(guān);半導(dǎo)體光電元件對不同波長的光，其靈敏度是不同的，因為只有能量大于半導(dǎo)體材料禁帶寬度的那些光子才能激發(fā)出光生電子-空穴對。而光子能量的大小與光的波長有關(guān)。

7光電式傳感器36光電式傳感器3、光敏二極管和光敏三極管

光敏晶體管通常指光敏二極管和光敏三極管，它們的工作原理也是基于內(nèi)光電效應(yīng)，和光敏電阻的差別僅在于光線照射在半導(dǎo)體PN結(jié)上，PN結(jié)參與了光電轉(zhuǎn)換過程。將光敏二極管的PN結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，可以直接受到光照射。光照射到光敏二極管的PN結(jié)時，電子-空穴對數(shù)量增加，光電流與光照成正比。

37光電式傳感器

光敏二極管的結(jié)構(gòu)和普通二極管相似，只是它的PN結(jié)裝在管殼頂部，光線通過透鏡制成的窗口，可以集中照射在PN結(jié)上，光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)。處于反向偏置的PN結(jié)，在無光照時具有高阻特性，反向暗電流很小。當(dāng)光照時，結(jié)區(qū)產(chǎn)生電子－空穴對，在結(jié)電場作用下，電子向N區(qū)運動，空穴向P區(qū)運動，形成光電流，方向與反向電流一致。光的照度愈大，光電流愈大。由于無光照時的反偏電流很小，一般為納安數(shù)量級，因此光照時的反向電流基本上與光強成正比。光敏二極管387光電式傳感器

光敏二極管的結(jié)構(gòu)和普通二極管相似，只是它的PN結(jié)裝在管殼頂部，光線通過透鏡制成的窗口，可以集中照射在PN結(jié)上，光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)。處于反向偏置的PN結(jié)，在無光照時具有高阻特性，反向暗電流很小。當(dāng)光照時，結(jié)區(qū)產(chǎn)生電子－空穴對，在結(jié)電場作用下，電子向N區(qū)運動，空穴向P區(qū)運動，形成光電流，方向與反向電流一致。光的照度愈大，光電流愈大。由于無光照時的反偏電流很小，一般為納安數(shù)量級，因此光照時的反向電流基本上與光強成正比。光敏二極管39光電式傳感器40光電式傳感器

光敏三極管有兩個PN結(jié)，因而可以獲得電流增益，它比光敏二極管具有更高的靈敏度。其結(jié)構(gòu)如圖所示。光敏三極管當(dāng)光敏三極管按圖b)所示的電路連接時，它的集電結(jié)反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置。無光照時僅有很小的穿透電流流過。417光電式傳感器

多數(shù)光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負（c、e）兩個引腳，所以其外形與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。當(dāng)光線通過透明窗口照射集電結(jié)時，和光敏二極管的情況相似，將使流過集電結(jié)的反向電流增大，這就造成基區(qū)中正電荷的空穴的積累，發(fā)射區(qū)中的多數(shù)載流子(電子)將大量注人基區(qū)，由于基區(qū)很薄，只有一小部分從發(fā)射區(qū)注入的電子與基區(qū)的空穴復(fù)合，而大部分電子將穿過基區(qū)流向與電源正極相接的集電極，形成集電極電流IC。這個過程與普通三極管的電流放大作用相似，它使集電極電流IC是原始光電流的(l+β)倍。這樣集電極電流IC將隨入射光照度的改變而更加明顯地變化。42光電式傳感器光敏三極管外形

43光電式傳感器44光敏二極管和光敏三極管的主要區(qū)別：名稱光敏二極管光敏三極管光電流幾微安~幾百微安幾百微安~幾毫安以上暗電流基本相同響應(yīng)時間100ns以下5~10微秒輸出特性線性好線性較差帶寬寬窄45路燈自動控制器原理圖KV1V2VDVR1R2+12VK1HL~220VK1繼電器線圈K的常閉觸點即：K不帶電時K1閉合繼電器線圈夜晚來臨時，光線變暗，VD截止，V1飽和導(dǎo)通，V2截止，K失電，K1閉合，HL點亮。天亮后，光線亮度達到預(yù)定值時，VD導(dǎo)通，V1截止，V2飽和導(dǎo)通，K通電，K1斷開，HL熄滅。46V1V2R1R2VccR3R4R5R6R7R8V3V4Uo光敏三極管的通斷控制Uo輸出脈沖，將輸出脈沖送到計數(shù)器。光敏三極管計數(shù)控制原理圖可以實現(xiàn)哪些量的測量？？Uot47有光照射時，V1導(dǎo)通，Ub2＞Ue2推出V2導(dǎo)通，Ub3＞Ue3，V3導(dǎo)通：Ub3=Ue3+0.7=Ue4+0.7推出Ue4=Ub3-0.7Ub4=（Uc3/（R6+R7））*R7合理選擇電阻可實現(xiàn)Ub4＜Ue4，V4截止，U0輸出為高電平。48光電式傳感器光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的。由于它可以像電池那樣為外電路提供能量，因此常稱為光電池。因此光生伏特型光電器件是自發(fā)電式的，屬有源器件。以可見光作光源的光電池是常用的光生伏特型器件，硒和硅是光電池常用的材料，也可以使用鍺。

PN結(jié)光生伏特效應(yīng)原理圖

4光電池49光電式傳感器

也稱硅太陽能電池，它是用單晶硅制成，在一塊N型硅片上用擴散的方法摻入一些P型雜質(zhì)而形成一個大面積的P-N結(jié)，P層做得很薄,從而使光線能穿透到P-N結(jié)上。硅太陽能電池具有輕便、簡單，不會產(chǎn)生氣體或熱污染，易于適應(yīng)環(huán)境。因此凡是不能鋪設(shè)電纜的地方都可采用太陽能電池，尤其適用于為宇宙飛行器的各種儀表提供電源。

硅光電池50光電式傳感器光電池外形光敏面51光電式傳感器能提供較大電流的大面積光電池外形52光電式傳感器光電池在動力方面的應(yīng)用太陽能賽車太陽能電動機模型太陽能硅光電池板53光電式傳感器光電池在動力方面的應(yīng)用（續(xù)）太陽能發(fā)電54光電式傳感器光電池在動力方面的應(yīng)用（續(xù)）光電池在人造衛(wèi)星上的應(yīng)用55光電式傳感器太陽能廣告屏/太陽能廣告牌/太陽能廣告燈箱

56光電式傳感器

主要用于道路十字路口、道路變窄、路面障礙、事故易發(fā)路口等危險路段，通過LED的閃爍發(fā)光，提醒司機行車注意，控制車速行駛。

工作原理是利用太陽能電池白天將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲存在可充電電池中，發(fā)光時LED將電能轉(zhuǎn)化為光能，實現(xiàn)太陽能黃閃燈的閃爍發(fā)光，從而起到引導(dǎo)交通的作用。

57光電式傳感器3光電式傳感器的測量電路3.1光電式傳感器的常用光源

光源是許多光電傳感器的重要組成部分，要使光電傳感器很好地工作，除了合理選用光電元件外，還必須配備合適的光源。發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長、響應(yīng)快、機械強度高等優(yōu)點，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計算機、儀器儀表和自動控制設(shè)備中。鎢絲燈泡這是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。如果選用的光電元件對紅外光敏感，構(gòu)成傳感器時可加濾色片將鎢絲燈泡的可見光濾除，而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾。激光激光與普通光線相比具有能量高度集中，方向性好，頻率單純、相干性好等優(yōu)點，是很理想的光源。58光電式傳感器

如圖是兩個光電管的差接電路，V1、V2為放大管。在直接變換工作狀態(tài)時示值可在指示儀表P上讀得。在平衡工作狀態(tài)時，指示儀表處在零位。這種電路解決了光電管供電電壓的變化及光電管的特性隨時間變化等影響所帶來的測量誤差。3.2測量電路59光電式傳感器

如圖為光電倍增管的測量電路，各倍增極的電壓由分壓電阻鏈R1、R2、…、Rn獲得的，流經(jīng)負載電阻從放大電流便構(gòu)成所需的輸出電壓。圖7-15光電倍增管的測量電路60光電式傳感器

光敏電阻的測量電路，晶體管VT1、VT2構(gòu)成施密特觸發(fā)電路。當(dāng)減少入射到光敏電阻上的光通量時，VT1的基極電壓上升，直到管子導(dǎo)電為止，然后VT2由于反饋而變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，因此其集電極電壓上升，直至達到12.7V左右為止。在12V時，穩(wěn)壓二極管VDW1便導(dǎo)電，通過VDW1的電流使得VT3導(dǎo)通，于是繼電器被接通。二極管VDW2阻尼繼電器線圈振蕩，因而對VT3起保護作用。50K的電位器可對靈敏度進行調(diào)整。圖7-16光敏電阻開關(guān)電路61光電式傳感器光敏晶體管的測量電路光電池的測量電路同學(xué)們自己分析圖7-17和圖7-19的電路62光電式傳感器4光電傳感器及其應(yīng)用工作原理：首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后通過光電轉(zhuǎn)換元件變換成電信號。分類：按其接收狀態(tài)可分為模擬式光電傳感器和脈沖式光電傳感器。637光電式傳感器1.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),故又稱為光電傳感器的函數(shù)運用狀態(tài)光電傳感器。這一類光電傳感器有如下幾種工作方式。被測物體位于恒定光源與光電元件之間,根據(jù)被測物對光的吸收程度或?qū)ζ渥V線的選擇來測定被測參數(shù)。如測量液體、氣體的透明度、混濁度,對氣體進行成分分析,測定液體中某種物質(zhì)的含量等。恒定光源發(fā)出的光投射到被測物體上,被測物體把部分光通量反射到光電元件上,根據(jù)反射的光通量多少測定被測物表面狀態(tài)和性質(zhì)。例如測量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等。647光電式傳感器被測物體位于恒定光源與光電元件之間,光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物遮去其一部分,使作用在光電元件上的光通量減弱,減弱的程度與被測物在光學(xué)通路中的位置有關(guān)。利用這一原理可以測量長度、厚度、線位移、角位移、振動等。被測物體本身就是輻射源，它可以直接照射在光電元件上，也可以經(jīng)過一定的光路后作用在光電元件上。光電高溫計、比色高溫計、紅外偵察和紅外遙感等均屬于這一類。這種方式也可以用于防火報警和構(gòu)成光照度計等。657光電式傳感器

光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為輻射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式四種基本形式。

667光電式傳感器遮光式67遮光式68遮光式69遮光式707光電式傳感器反射式71反射式722.脈沖式光電傳感器(開關(guān)式）

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),也就是“通”、“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)。這類傳感器要求光電元件靈敏度高，而對光電特性的線性要求不高。主要用于零件或產(chǎn)品的自動計數(shù)、光控開關(guān)、電子計算機的光電輸入設(shè)備、光電編碼器及光電報警裝置等方面。737光電式傳感器透射式光電開關(guān)示意圖747光電式傳感器透射式光電開關(guān)原理ObjectReceiver

透射式光電開關(guān)由相互分離且相對安裝的光發(fā)射器和光接受器組成。當(dāng)被檢測物體位于發(fā)射器和接受器之間時，光線被阻斷，接受器接受不到紅外線而產(chǎn)生開關(guān)信號。被檢測物體光發(fā)射器光接收器757光電式傳感器光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用送料器定區(qū)域式光電開關(guān)咖啡罐流水線運行方向罐裝高度檢測儲料倉落料口透射式光電開關(guān)（計數(shù)）767光電式傳感器光幕接收器兩個柱形結(jié)構(gòu)相對而立，每隔數(shù)十毫米安裝一對發(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，傳感器發(fā)出報警信號。777光電式傳感器光幕應(yīng)用光線被遮斷（報警）

當(dāng)有物體遮擋住光線時，傳感器發(fā)出報警信號，起保護、預(yù)警等作用。787光電式傳感器

光幕應(yīng)用（續(xù)）產(chǎn)品高度測量797光電式傳感器三維尺寸檢測寬度測量長度測量高度測量

光幕應(yīng)用（續(xù)）807光電式傳感器

光幕應(yīng)用（續(xù)）木材外形截面積檢測817光電式傳感器光幕應(yīng)用（續(xù)）糾偏光幕可檢測出帶材在卷曲過程中的偏移，經(jīng)控制器和執(zhí)行機構(gòu)使帶材向正確的方向運動（糾偏）。827光電式傳感器光幕用于自動收費系統(tǒng)的車輛檢測紅外線車輛分離器:專為公路自動收費系統(tǒng)的車輛分離檢測和分類檢測而設(shè)計；用于判斷車輛的結(jié)束從而計算整車重量；完全消除跟車現(xiàn)象，將半掛車、全掛車、單車可靠分離，保證檢測數(shù)據(jù)與車輛的一一對應(yīng)關(guān)系。光幕應(yīng)用（續(xù)）837光電式傳感器光幕應(yīng)用（續(xù)）鍛壓機床的安全區(qū)域設(shè)置及入侵報警847光電式傳感器光幕應(yīng)用（續(xù)）安全區(qū)示警857光電式傳感器反射型光電開關(guān)

反射型光電開關(guān)分為兩種情況：反射鏡反射型及被測物漫反射型（簡稱散射型）。

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。反射鏡通常使用三角棱鏡，它對安裝角度的變化不太敏感，有的還采用偏光鏡，它能將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光（波動方向嚴(yán)格一致的光）反射回去，提高抗干擾能力。

867光電式傳感器定區(qū)域反射式光電開關(guān)原理

定區(qū)域式光電開關(guān)有一個非常確定的檢測區(qū)域，不經(jīng)過該區(qū)域的被測物體不會引起光電開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)信號。檢測距離檢測距離877光電式傳感器反射型光電開關(guān)及反射鏡外形

三角反射鏡集發(fā)射、接收器于一身887光電式傳感器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的偏振光。反射板反射鏡被測物體偏振光發(fā)射光897光電式傳感器被測物漫反射型光電開關(guān)原理

漫反射型光電開關(guān)集光發(fā)射器和光接受器于一體。當(dāng)被測物體經(jīng)過該光電開關(guān)時，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)被測物體表面反射由接受器接受，于是產(chǎn)生開關(guān)信號。漫反射光線反射光線光發(fā)射器和光接受器發(fā)射光線額定距離被檢測物體907光電式傳感器漫反射型光電開關(guān)的應(yīng)用917光電式傳感器反射型光電開關(guān)外形電源指示信號指示927光電式傳感器反射型光電開關(guān)外形（續(xù)）靈敏度調(diào)節(jié)電位器937光電式傳感器光電開關(guān)應(yīng)用透明度測量、控制質(zhì)量檢測947光電式傳感器光電開關(guān)應(yīng)用（續(xù)）加工控制957光電式傳感器光電開關(guān)應(yīng)用（續(xù)）機械手定位967光電式傳感器光電開關(guān)應(yīng)用（續(xù)）商標(biāo)方向檢測97

光電式傳感器光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、自動化包裝線及安全裝置中作光控制和光探測裝置。可在自控系統(tǒng)中用作物體檢測、產(chǎn)品計數(shù)、料位檢測、尺寸控制、安全報警及計算機輸入接口等用途。5常見光電傳感器及應(yīng)用1：光電測速模型原理：在被測轉(zhuǎn)速的電機上固定一個調(diào)制盤，將光源發(fā)出的恒定光調(diào)制成隨時間變化的調(diào)制光。光線每照射到光電器件上一次，光電器件就產(chǎn)生一個電信號脈沖，經(jīng)放大器整形后記錄。98光電式傳感器光電測速模型的兩種形式99光電式傳感器光電式轉(zhuǎn)速表n=60(f/z)

光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射式光電傳感器，它可以在距被測物數(shù)十毫米外非接觸地測量其轉(zhuǎn)速。100光電式傳感器水泵轉(zhuǎn)速測量101光電式傳感器2.透射式光電傳感器及在煙塵濁度監(jiān)測上的應(yīng)用透射式光電傳感器是將發(fā)光管和光敏三極管等，以相對的方向裝在中間帶槽的支架上。當(dāng)槽內(nèi)無物體時，發(fā)光管發(fā)出的光直接照在光敏三極管的窗口上，從而產(chǎn)生大的電流輸出，當(dāng)有物體經(jīng)過槽內(nèi)時則擋住光線，光敏管無輸出，以此可識別物體的有無。適用于光電控制、光電計量等電路中，可檢測物體的有無、運動方向、轉(zhuǎn)速等方面。透射型BYD3M.TDT光電傳感器使用示意圖

102光電式傳感器防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監(jiān)測、自動顯示和超標(biāo)報警。煙道里的煙塵濁度是通過光在煙道在傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少。因此光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。吸收式煙塵濁度監(jiān)測系統(tǒng)組成框圖

1037光電式傳感器

光電式濁度計和含沙量測量將裝有濁水的試管插入儀器中104光電式傳感器3.光電式帶材跑偏檢測器

帶材跑偏檢測器用來檢測帶型材料在加工中偏離正確位置的大小及方向,從而為糾偏控制電路提供糾偏信號,主要用于印染、送紙、膠片、磁帶生產(chǎn)過程中。光電式帶材跑偏檢測器原理如圖所示。光源發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡1會聚為平行光束,投向透鏡2,隨后被會聚到光敏電阻上。在平行光束到達透鏡2的途中,有部分光線受到被測帶材的遮擋,使傳到光敏電阻的光通量減少。

帶材跑偏檢測器工作原理1057光電式傳感器帶材糾偏系統(tǒng)

帶材走偏時，邊緣經(jīng)常與傳送機械發(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，放大器輸出電壓Uo為零；當(dāng)帶材左偏時，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小。

1067光電式傳感器當(dāng)帶材左偏時，遮光面積減少，光敏電阻Ｒ1阻值減少，電橋失去平衡。差動放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出電壓為負值，它反映了帶材跑偏的方向及大小。反之，當(dāng)帶材右偏時，ｕｏ為正值。輸出信號ｕｏ一方面由顯示器顯示出來，另一方面被送到執(zhí)行機構(gòu)，為糾偏控制系統(tǒng)提供糾偏信號。左圖為測量電路簡圖。Ｒ1、Ｒ2是同型號的光敏電阻。Ｒ1作為測量元件裝在帶材下方，Ｒ2用遮光罩罩住,起溫度補償作用。當(dāng)帶材處于正確位置(中間位)時，由Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3