光電傳感器調(diào)研報(bào)告

光電傳感器調(diào)研報(bào)告前言：在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，人類已經(jīng)入瞬息萬變的信息時(shí)代，人們在平常生活，生產(chǎn)過程中，重要依靠檢測技術(shù)對(duì)信息經(jīng)獲取、篩選和傳輸，來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)，目前我國已將檢測技術(shù)列入優(yōu)先發(fā)展的科學(xué)技術(shù)之一。由于微電子技術(shù)，光電半導(dǎo)體技術(shù)，光導(dǎo)纖維技術(shù)以及光柵技術(shù)的發(fā)展，使得光電傳感器的應(yīng)用與日俱增。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡樸、非接觸、高可靠性、高精度、可測參數(shù)多、反映快以及結(jié)構(gòu)簡樸,形式靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)檢測技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，它一種是以光電效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，由光電材料構(gòu)成的器件。一、理論基礎(chǔ)——光電效應(yīng)光電效應(yīng)一般有外光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。光照在照在光電材料上，材料表面的電子吸取的能量，若電子吸取的能量足夠大是，電子會(huì)克服束縛脫離材料表面而進(jìn)入外界空間，從而改變光電子材料的導(dǎo)電性，這種現(xiàn)象成為外光電效應(yīng)。根據(jù)愛因斯坦的光電子效應(yīng)，光子是運(yùn)動(dòng)著的粒子流，每種光子的能量為hv(v為光波頻率，h為普朗克常數(shù)，h＝6.63*10-34J/HZ)，由此可見不同頻率的光子具有不同的能量，光波頻率越高，光子能量越大。假設(shè)光子的所有能量交給光子，電子能量將會(huì)增長，增長的能量一部分用于克服正離子的束縛，另一部分轉(zhuǎn)換成電子能量。根據(jù)能量守恒定律：式中，m為電子質(zhì)量,v為電子逸出的初速度,A微電子所做的功。由上式可知，要使光電子逸出陰極表面的必要條件是h>A。由于不同材料具有不同的逸出功，因此對(duì)每一種陰極材料，入射光都有一個(gè)擬定的頻率限，當(dāng)入射光的頻率低于此頻率限時(shí)，不管光強(qiáng)多大，都不會(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。相應(yīng)的波長為式中，c為光速，A為逸出功。當(dāng)受到光照射時(shí)，吸取電子能量，其電阻率減少的導(dǎo)電現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)。它屬于內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照在半導(dǎo)體上是，若電子的能量大與半導(dǎo)體禁帶的能級(jí)寬度，則電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電子，同時(shí)，價(jià)帶留下相應(yīng)的空穴。電子、空穴仍留在半導(dǎo)體內(nèi)，并參與導(dǎo)電在外電場作用下形成的電流。除金屬外，多數(shù)絕緣體和半導(dǎo)體都有光電效應(yīng)，半導(dǎo)體尤為顯著，根據(jù)光導(dǎo)效應(yīng)制造的光電元件有固有入射光頻率，當(dāng)光照在光電阻上，其導(dǎo)電性增強(qiáng)，電阻值下降。光強(qiáng)度愈強(qiáng)，其阻值愈小，若停止光照，其阻值恢復(fù)到原阻值。半導(dǎo)體受光照射產(chǎn)生電動(dòng)勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，據(jù)此效應(yīng)制造的光電器件有光電池，光電二極管，管控晶閘管和光耦合器等。二、光電傳感器原理光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的，它的基本結(jié)構(gòu)如圖6，它一方面把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào).光電傳感器一般由光源,光學(xué)通路和光電元件三部分組成.光電檢測方法具有精度高,反映快,非接觸等優(yōu)點(diǎn),并且可測參數(shù)多,傳感器的結(jié)構(gòu)簡樸,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器一般由三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接受器和檢測電路，發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目的發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、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。接受器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接受器的前面，裝有光學(xué)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(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中尚有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維，三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，可以使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)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，通過反射后，還是從這根反射線返回。光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管同樣，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增長受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時(shí)，它與普通二極管同樣，反向電流很?。ǎ鸡藺），稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。

光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，尚有對(duì)電信號(hào)放大的功能。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光重要被基區(qū)吸取。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時(shí)管子流過的電流為暗電流Iceo=（1+β）Icbo（很?。?，比一般三極管的穿透電流還??；當(dāng)有光照時(shí)，激發(fā)大量的電子-空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。三、光電傳感器代表生產(chǎn)代表生產(chǎn)商：新光電子株式會(huì)社創(chuàng)建于1974年，專業(yè)致力于光電傳感器、發(fā)光受光元器件等光電半導(dǎo)體的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。新光電子通過38年的發(fā)展和壯大，積累了豐富的專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，取得業(yè)界和廣大客戶的一致認(rèn)可?，F(xiàn)公司已經(jīng)擁有一大批經(jīng)驗(yàn)豐富的光學(xué)電子專業(yè)人才；擁有1000多㎡的無塵車間和先進(jìn)的研發(fā)、生產(chǎn)和檢查設(shè)備。并在廣東省珠海市設(shè)立獨(dú)資子公司：珠海日嘉新光電子有限公司。為保證每個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)，完全實(shí)行日系管理模式，執(zhí)行特有的嚴(yán)禁返修工藝。新光電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在金融設(shè)備，交通設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備，OA設(shè)備，游戲機(jī)，自動(dòng)化等行業(yè)設(shè)備。部分應(yīng)用機(jī)器設(shè)備：金融金錢機(jī)器：ATM,自動(dòng)取款機(jī)，自動(dòng)存取款一體機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，各種自助終端設(shè)備等。交通機(jī)器：地鐵、高鐵、鐵路等的票務(wù)機(jī)器設(shè)備，自動(dòng)售票機(jī)，自動(dòng)檢票機(jī)，站臺(tái)安全門等。游戲機(jī)：推幣機(jī)，瑪麗機(jī)，嘉年華，投幣器，退幣器等。辦公機(jī)器：條碼打印機(jī)，傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)，打印機(jī)等。型號(hào)：KI,KB,KR,KP,KA等系列種類：光電封裝形式：防塵，PCB直插，連接頭，軟線等形式感性距離：1mm~2023mm技術(shù)參數(shù)查詢：品牌：SHINKOHELECS輸出信號(hào)：模擬型，數(shù)字型（施密特電路），抗干擾型等四．傳感器指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)：傳感器具有防水、抗凝、精確度高、穩(wěn)定性好、壽命長、適合野外使用等優(yōu)良性能。數(shù)據(jù)采集終端使用嵌入式操作系統(tǒng)及無線通信收發(fā)模塊集成，采用模塊化設(shè)計(jì)易擴(kuò)展，適應(yīng)多種類型傳感器，可以定期休眠和喚醒，可同時(shí)滾存數(shù)百組數(shù)據(jù)。

信息數(shù)據(jù)傳輸采用2.4G頻IEEE802.15.4傳輸協(xié)議完畢區(qū)域自動(dòng)智能組網(wǎng)傳輸，采用GPRS完畢超遠(yuǎn)距傳輸和互聯(lián)網(wǎng)對(duì)接傳輸。能源配置有電池、太陽能和電網(wǎng)等多種能源支持方式。管理接受主控具有USB口或串口接受環(huán)境信息數(shù)據(jù)，可以擴(kuò)展終端機(jī)和傳感器，可以增長和修改傳感器公式，可以支持多品種傳感器，具有網(wǎng)絡(luò)接口可以進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可以數(shù)據(jù)導(dǎo)出，有顯示接口可以接液晶顯示屏，有硬盤擴(kuò)展接口可以增長存儲(chǔ)容量，有大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以存儲(chǔ)和管理大流量數(shù)據(jù)。

智能控制器采用模塊化設(shè)計(jì)，具有與主控?cái)?shù)據(jù)交互功能，能完畢多通道、多類型設(shè)備的管理和控制，具有人機(jī)交互功能，能完畢人工控制管理，具有安全工作保障功能，使用嵌入式軟件完畢可選、可修訂的多階段控制系統(tǒng)。性能指標(biāo)：1.靈敏度：指沿著傳感器測量軸方向?qū)挝徽駝?dòng)量輸入x可獲得的電壓信號(hào)輸出值u，即s=u/x。與靈敏度相關(guān)的一個(gè)指標(biāo)是分辨率，這是指輸出電壓變化量△u可加辨認(rèn)的最小機(jī)械振動(dòng)輸入變化量△x的大小為了測量出微小的振動(dòng)變化，傳感器應(yīng)有較高的靈敏度。2.使用頻率范圍：指靈敏度隨頻率而變化的量值不超過給定誤差的頻率區(qū)間。其兩端分別為頻率下限和上限。為了測量靜態(tài)機(jī)械量，傳感器應(yīng)具有零頻率響應(yīng)特性。傳感器的使用頻率范圍，除和傳感器自身的頻率響應(yīng)特性有關(guān)外，還和傳感器安裝條件有關(guān)（重要影響頻率上限）。3.動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍即可測量的量程，是指靈敏度隨幅值的變化量不超過給定誤差限的輸入機(jī)械量的幅值范圍。在此范圍內(nèi)，輸出電壓和機(jī)械輸入量成正比，所以也稱為線性范圍。動(dòng)態(tài)范圍一般不用絕對(duì)量數(shù)值表達(dá)，而用分貝做單位，這是由于被測振值變化幅度過大的緣故，以分貝級(jí)表達(dá)使用更方便一些。4.相移：指輸入簡諧振動(dòng)時(shí)，輸出同頻電壓信號(hào)相對(duì)輸入量的相位滯后量。相移的存在有也許使輸出的合成波形產(chǎn)生崎變，為避免輸出失真，規(guī)定相移值為零或Π，或者隨頻率成正比變化。五、光電元件根據(jù)外光電元件制造的光電元件有光電子，充氣光電管和光電倍曾管。光電管光電管的種類繁多，典型的產(chǎn)品有真空光電管和充氣光電管，光它的外形和結(jié)構(gòu)如圖1所示，半圓筒形金屬片制成的陰極K和位于陰極軸心的金屬絲制成的陽極A封裝在抽成真空的玻殼內(nèi)，當(dāng)入射光照射在陰極上時(shí)，單個(gè)光子就把它的所有能量傳遞給陰極材料中的一個(gè)自由電子，從而使自由電子的能量增長h。當(dāng)電子獲得的能量大于陰極材料的逸出功A時(shí)，它就可以克服金屬表面束縛而逸出，形成電子發(fā)射。這種電子稱為光電子，光電子逸出金屬表面后的初始動(dòng)能為光電管正常工作時(shí)，陽極電位高于陰極，如圖2所示。在人射光頻率大于“紅限”的前提下，從陰極表面逸出的光電子被具有正電位的陽極所吸引，在光電管內(nèi)形成空間電子流，稱為光電流。此時(shí)若光強(qiáng)增大，轟擊陰極的光子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也就增多，光電流變大。在圖2所示的電路中，電流和電阻只上的電壓降就和光強(qiáng)成函數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。當(dāng)光線照射到光電陰極K上時(shí)，電子從陰極表面逸出，并被光電陽極的正電廠吸取，外電路產(chǎn)生電流I，在負(fù)載電阻上的電壓光電管的光電特性如圖3所示，從圖中可知，在光通量不太大時(shí)，光電特性基本是一條直線。圖3光電管的光電特性圖2光電管測量電路圖1光電光結(jié)構(gòu)示意圖圖3光電管的光電特性圖2光電管測量電路圖1光電光結(jié)構(gòu)示意圖光電倍曾管由于真空光電管的靈敏度低，因此人們研制了具有放大光電流能力的光電倍增管。圖4是光電倍增管結(jié)構(gòu)示意圖。圖4光電倍增結(jié)構(gòu)示意圖圖4光電倍增結(jié)構(gòu)示意圖從圖中可以看到光電倍增管也有一個(gè)陰極K和一個(gè)陽極A，與光電管不同的是在它的陰極和陽極間設(shè)立了若干個(gè)二次發(fā)射電極，D1、D2、D3…它們稱為第一倍增電極、第二倍增電極、…，倍增電極通常為10～15級(jí)。光電倍增管工作時(shí)，相鄰電極之間保持一定電位差，其中陰極電位最低，各倍增電極電位逐級(jí)升高，陽極電位最高。當(dāng)入射光照射陰極K時(shí)，從陰極逸出的光電子被第一倍增電極D1加速，以高速轟擊D1，引起二次電子發(fā)射，一個(gè)入射的光電子可以產(chǎn)生多個(gè)二次電子，D1發(fā)射出的二次電子又被D1、D2問的電場加速，射向D2并再次產(chǎn)生二次電子發(fā)射……，這樣逐級(jí)產(chǎn)生的二次電子發(fā)射，使電子數(shù)量迅速增長，這些電子最后到達(dá)陽極，形成較大的陽極電流。若倍增電極有n級(jí)，各級(jí)的倍增率為σ，則光電倍增管的倍增率可以認(rèn)為是σN，因此，光電倍增管有極高的靈敏度。在輸出電流小于1mA的情況下，它的光電特性在很寬的范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。光電倍增管的這個(gè)特點(diǎn)，使它多用于微光測量。3、光敏電阻光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料的兩端裝上電極引線，將其封在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成了光敏電阻。光敏電阻的特性和參數(shù)如下：1）暗電阻光敏電阻置于室溫、全暗條件下的穩(wěn)定電阻值稱為暗電阻，此時(shí)流過電阻的電流稱為暗電流。2)亮電阻光敏電阻置于室溫和一定光照條件下測得穩(wěn)定電阻值稱為亮電阻，此時(shí)流過電阻的電流稱為亮電流。六．光電傳感器特性1、伏安特性光敏電阻兩端所加的電壓和流過光敏電阻的電流間的關(guān)系稱為伏安特性，如圖5所示。從圖中可知，伏安特性近似直線，但使用時(shí)應(yīng)限制光敏電阻兩端的電壓，以免超過虛線所示的功耗區(qū)。圖5光敏電阻的伏安特性2、光電特性光敏電阻兩極間電壓固定不變時(shí)，光照度與亮電流間的關(guān)系稱為光電特性。光敏電阻的光電特性呈非線性，這是光敏電阻的重要缺陷之一。3、光譜特性入射光波長不同時(shí)，光敏電阻的靈敏度也不同。入射光波長與光敏器件相對(duì)靈敏度間的關(guān)系稱為光譜特性。使用時(shí)可根據(jù)被測光的波長范圍，選擇不同材料的光敏電阻。4、響應(yīng)時(shí)間光敏電阻受光照后，光電流需要通過一段時(shí)間（上升時(shí)間）才干達(dá)成其穩(wěn)定值。同樣，在停止光照后，光電流也需要通過一段時(shí)間（下降時(shí)間）才干恢復(fù)到其暗電流值，這就是光敏電阻的時(shí)延特性。光敏電阻上升響應(yīng)時(shí)間和下降響應(yīng)時(shí)間約為10-1～10-3s，即頻率響應(yīng)為10Hz～1000Hz，可見光敏電阻不能用在規(guī)定快速響應(yīng)的場合，這是光敏電阻的一個(gè)重要缺陷。5、溫度特性光敏電阻受溫度影響甚大，溫度上升，暗電流增大，靈敏度下降，這也是光敏電阻的另一缺陷。6、頻率特性頻率特性是指外加電壓和入射光強(qiáng)一定是，光電流I與入射光的調(diào)制頻率f之間的關(guān)系，，光電二極管的頻率特性較光電三極管的頻率特性好，這是由于光電三極管的基射結(jié)存在電容和載流子基區(qū)需要時(shí)間的緣故。運(yùn)用內(nèi)光電效率原理制造的光電元件的頻率特性最差，這是由于俘獲載流子和釋放電荷都需要一定期間的緣故。七、光電傳感器的應(yīng)用LED（發(fā)光二極管）：

發(fā)光二極管最早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代，LED就是一種半導(dǎo)體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當(dāng)給LED通電流時(shí)，它會(huì)發(fā)光。由于LED是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。因而使用LED的光電傳感器能被做得更小，且比白熾燈傳感器更可靠。不象白熾燈那樣，LED抗震動(dòng)抗沖擊，并且沒有燈絲。此外，LED所發(fā)出的光能只相稱于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的一部分。（激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產(chǎn)生幾倍的光能，并能達(dá)成更遠(yuǎn)的檢測距離）。LED能發(fā)射人眼看不到的紅外光，也能發(fā)射可見的綠光、黃光、紅光、藍(lán)光、藍(lán)綠光或白光。

經(jīng)調(diào)制的LED傳感器：

1970年，人們發(fā)現(xiàn)LED尚有一個(gè)比壽命長更好的優(yōu)點(diǎn)，就是它可以以非?？斓乃俣葋黹_關(guān)，開關(guān)速度可達(dá)成KHz。將接受器的放大器調(diào)制到發(fā)射器的調(diào)制頻率，那么它就只能對(duì)以此頻率振動(dòng)的光信號(hào)進(jìn)行放大。我們可以將光波的調(diào)制比方成無線電波的傳送和接受。將收音機(jī)調(diào)到某臺(tái)，就可以忽略其他的無線電波信號(hào)。通過調(diào)制的LED發(fā)射器就類似于無線電波發(fā)射器，其接受器就相稱于收音機(jī)。

人們經(jīng)常有一個(gè)誤解：認(rèn)為由于紅外光LED發(fā)出的紅外光是看不到的，那么紅外光的能量肯定會(huì)很強(qiáng)。通過調(diào)制的光電傳感器的能量的大小與LED光波的波長無太大關(guān)系。一個(gè)LED發(fā)出的光能很少，通過調(diào)制才將其變得能量很高。一個(gè)未經(jīng)調(diào)制的傳感器只有通過使用長焦距鏡頭的機(jī)械屏蔽手段，使接受器只能接受到發(fā)射器發(fā)出的光，才干使其能量變得很高。相比之下，通過調(diào)制的接受器能忽略周邊的光，只對(duì)自己的光或具有相同調(diào)制頻率的光做出響應(yīng)。

在初期，色標(biāo)傳感器使用白熾燈做光源，使用光電池接受器，直到后來發(fā)明了高效的可見光LED?，F(xiàn)在，多數(shù)的色標(biāo)傳感器都是使用經(jīng)調(diào)制的各種顏色的可見光LED發(fā)射器。經(jīng)調(diào)制的傳感器往往犧牲了響應(yīng)速度以獲取更長的檢測距離，這是由于檢測距離是一個(gè)非常重要的參數(shù)。未經(jīng)調(diào)制的傳感器可以用來檢測小的物體或動(dòng)作非?？斓奈矬w，這些場合規(guī)定的響應(yīng)速度都非?？?。但是，現(xiàn)在高速的調(diào)制傳感器也可以提供非常快的響應(yīng)速度，能滿足大多數(shù)的檢測應(yīng)用。

超聲波傳感器：

聲波傳感器所發(fā)射和接受的聲波，其振動(dòng)頻率都超過了人耳所能聽到的范圍。它是通過計(jì)算聲波從發(fā)射，經(jīng)被測物反射回到接受器所需要的時(shí)間，來判斷物體的位置。對(duì)于對(duì)射式超聲波傳感器，假如物體擋住了從發(fā)射器到接受器的聲波，則傳感器就會(huì)檢測到物體。與光電傳感器不同，超聲波傳感器不受被測物透明度和反光率的影響，因此在許多使用超聲波傳感器的場合就不適合使用光電傳感器來檢測。

光纖：

安裝空間非常有限或使用環(huán)境非常惡劣的情況下，我們可以考慮使用光纖。光纖與傳感器配套使用，是無源元件，此外，光纖不受任何電磁信號(hào)的干擾，并且能使傳感器的電子元件與其他電的干擾相隔離。

光纖有一根塑料光芯或玻璃光芯，光芯外面包一層金屬外皮。這層金屬外皮的密度比光芯要低，因而折射率低。光束照在這兩種材料的邊界處（入射角在一定范圍內(nèi)，），被所有反射回來。根據(jù)光學(xué)原理，所有光束都可以由光纖來傳輸。

兩條入射光束（入射角在接受角以內(nèi)）沿光纖長度方向經(jīng)多次反射后，從另一端射出。另一條入射角超過接受角范圍的入射光，損失在金屬外皮內(nèi)。這個(gè)接受角比兩倍的最大入射角略大，這是由于光纖在從空氣射入密度較大的光纖材料中時(shí)會(huì)有輕微的折射。光在光纖內(nèi)部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響（彎曲半徑要大于最小彎曲半徑）。大多數(shù)光纖是可彎曲的，很容易安裝在狹小的空間。

玻璃光纖：玻璃光纖由一束非常細(xì)（直徑約50μm）的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨(dú)的帶金屬外皮玻璃光纖組成，光纜外部有一層護(hù)套保護(hù)。光纜的端部有各種尺寸和外形，并且澆注了堅(jiān)固的透明樹脂。檢測面通過光學(xué)打磨，非常平滑。這道精心的打磨工藝能顯著提高光纖束之間的光耦合效率。

玻璃光纖內(nèi)的光纖束可以是緊湊布置的，也可隨意布置。緊湊布置的玻璃光纖通常用在醫(yī)療設(shè)備或管道鏡上。每一根光纖從一端到另一端都需要精心布置，這樣才干在另一端得到非常清楚的圖像。由于這種光纖費(fèi)用非常昂貴并且多數(shù)的光纖應(yīng)用場合并不需要得到一個(gè)非常清楚的圖像，所以多數(shù)的玻璃光纖其光纖束是隨意布置的，這種光纖就非常便宜了，當(dāng)然其所得到的圖像也只是一些光。

玻璃光纖外部的保護(hù)層通常是柔性的不銹鋼護(hù)套，也有的是PVC或其他柔性塑料材料。有些特殊的光纖可用于特殊的空間或環(huán)境，其檢測頭做成不同的形狀以合用于不同的檢測規(guī)定。玻璃光纖堅(jiān)固并且性能可靠，可使用在高溫和有化學(xué)成分的環(huán)境中，它可以傳輸可見光和紅外光。常見的問題就是由于經(jīng)常彎曲或彎曲半徑過小而導(dǎo)致玻璃絲折斷，對(duì)于這種應(yīng)用場合，我們推薦使用塑料光纖。

塑料光纖：

塑料光纖由單根的光纖束（典型光束直徑為0.25到1.5mm）構(gòu)成，通常有PVC外皮。它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度。

多數(shù)的塑料光纖其檢測頭都做成探針形或帶螺紋的圓柱形，另一端未做加工以方便客戶根據(jù)使用將其剪短。邦納公司的塑料光纖都配有一個(gè)光纖刀。不像玻璃光纖，塑料光纖具有較高的柔性，帶防護(hù)外皮的塑料光纖適于安裝在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上。塑料光纖吸取一定波長的光波，涉及紅外光，因而塑料光纖只能傳輸可見光。

與玻璃光纖相比，塑料光纖易受高溫，化學(xué)物質(zhì)和溶劑的影響。

對(duì)射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”－對(duì)射式，也有“分叉的”－直反式。單根光纖可以將光從發(fā)射器傳輸?shù)綑z測區(qū)域，或從檢測區(qū)域傳輸?shù)浇邮芷?。分叉式的光纖有兩個(gè)明顯的分支，可分別傳輸發(fā)射光和接受光，使傳感器既可以通過一個(gè)分支將發(fā)射光傳輸?shù)綑z測區(qū)域，同時(shí)又通過另一個(gè)分支將反射光傳輸回接受器。

直反式的玻璃光纖，其檢測頭處的光纖束是隨意布置的。直反式的塑料光纖，其光纖束是沿光纖長度方向一根挨一根布置。

光纖的特殊應(yīng)用：

由于光纖受使用環(huán)境影響小并且抗電磁干擾，因而能被用在一些特殊的場合，如：合用于真空環(huán)境下的真空傳導(dǎo)光纖（VFT）和合用于爆炸環(huán)境下的光纖。在這兩個(gè)應(yīng)用中，特制的光纖安裝在特殊的環(huán)境中，經(jīng)一個(gè)法蘭引出來接到外面的傳感器上，光纖和法蘭的尺寸多種多樣。本安型傳感器，如NAMUR型的傳感器，可直接用在特殊或有爆炸性危險(xiǎn)的環(huán)境中。八、光電傳感器的選型光電傳感器選型要素：1、被測物到光電傳感器的距離2、被測物運(yùn)動(dòng)的距離，即量程，注意與上1條略有區(qū)別3、背景/前景與被測物之間的高度差，實(shí)際即需要實(shí)現(xiàn)的分辨率4、被測物表面是否光滑、反光、吸光（如黑色海綿）5、供電電壓、輸出方式、接線方式、IP等級(jí)、安裝方式、外形、特殊規(guī)定（如防爆、防油等等）例：光電傳感器，規(guī)定：1圓柱形的2交流3檢測距離10CM左右選型：【型號(hào)】：E3F-DS10Y1【品名】：光電開關(guān)漫反射型【外形】：直徑18毫米圓柱體【檢測距離】：10厘米（CM)【檢測物體】：不透明體【工作電壓】：交流90-250VAC【輸出方式】：交流二線常開【輸出電流】：300毫安（mA)【外殼材料】：塑料ABS九、調(diào)研報(bào)告總結(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展人們對(duì)測量精度有了更高的規(guī)定，這就促使光電傳感器不得不隨著時(shí)代步伐而更新，改善光電傳感器性能的重要手段就是應(yīng)用新材料、新技術(shù)制造性能更優(yōu)越的光電元件。例如今天光電傳感器的雛形，是一種小的金屬圓柱形設(shè)備,發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭,將光聚焦射向接受器,接受器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈作為光源的一種堅(jiān)固的白熾燈傳感器。由于這種傳感器存在各種缺陷，逐漸在測量領(lǐng)域銷聲匿跡。到了光纖出現(xiàn)，由于它的各種優(yōu)越的性能，于是出現(xiàn)了光纖與傳感器配套使