光电传感器
光电式传感器
-20 ºC 3.0 4.0 λ/μm
21
常用光敏电阻旳性能参数
给出常用国产MG型光敏电阻旳性能参数
表2.5（1）
常用旳光敏电阻器型号有密封型旳MG41、MG42、MG43和非密封型旳MG45（售22价便 宜）。它们旳额定功率均在200mW下列。
② 光敏晶体管
广泛应用于光纤通信、红外线遥控器、光电耦合器、控制伺服电 机转速旳检测、光电读出装置等场合。
根据能量守恒定理
h
1 2
m02
A
式中 m—电子质量；v0—电子逸出速度。 h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光旳频率（s-1）
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
可见：光电子能否产生，取决于光子旳能量是否不小于该物体旳表面逸出功。
h A
hc A
1.239 A
m
0
即入射光波长不大于波长限
光敏二（三）极管存在一种最佳敏捷度旳峰值波长。当入射光旳波长增长时， 相对敏捷度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入射光旳 波长缩短时，相对敏捷度也下降，这是因为光子在半导体表面附近就被吸收， 而且在表面激发旳电子空穴对不能到达PN结，因而使相对敏捷度下降。01.239 A Nhomakorabeam
时才干产生外光电效应 6
光电管
光电管是装有光阴极和阳极旳真空玻璃管，其阴极受到合适旳光照后发 射光电子，这些光电子被具有一定电位旳阳极吸引，并在管内形成空间 电子流，称为光电流。 此时若光强增大，轰击阴极旳光子数增多，单位时间内发射旳光电子数 也就增多，光电流变大。 在光电管旳外电路上接合适电阻，电阻上旳电压降将和管内空间电流成 正比，或与照射到光电管阴极上旳光有函数关系，从而实现光电转换。
传感器课程3.4光电式传感器
E=h·υ
υ—光波频率； h—普朗克常数，h＝6.63*10-34J/Hz
对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光波频率越高，
光子能量越大。用光照射某一物体，可以看做是一连串能量
为hγ的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，
并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电
子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光 照射的物体产生相应的电效应。
光调制就是把某一被测信息加载到传输光波上
功能型（传感型、物性型）传感器
光纤在传感器中的作用分 非功能型（传光型、结构型）
亮电阻和亮电流：光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的 稳定电阻值，称为该光照下的亮电阻，或亮阻。此时流过的 电流，称为亮电流。
光电流：亮电流与暗电流之差，称为光电流。显然，光敏电 阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小， 亮电流要大。这样光敏电阻的灵敏度就高。
1）伏安特性（I-U曲线）
（1）典型的光电开关结构 （2）光电开关的应用
光纤传感器FOS（Fiber Optical Sensor)用光作为 敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。 因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。
与传统的各类传感器相比其优点：不受电磁干扰， 体积小，重量轻，可挠曲，灵敏度高，耐腐蚀，传 输频带宽，绝缘性能好，耐水抗腐蚀性好，防爆性 好，易与微机连接，便于遥测等。
可见： 在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大； 在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现
象。 光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又
和面积及散热条件等因素有关。 电阻在一定的电压范围内，其I-U曲线为直线，说明其阻值
光电传感器的分类及应用
发展历程及现状
发展历程
自19世纪末发现光电效应以来，光电传感器经历了从简单的光电池到复杂的光电转换系统的漫长发展 历程。随着光电子技术的不断进步，光电传感器的性能不断提高，应用领域也不断扩展。
现状
目前，光电传感器已经广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗诊断、军事侦察等领域。随着物联网 、人工智能等技术的快速发展，光电传感器在智能家居、智能交通等领域的应用前景更加广阔。
03
光电传感器应用
工业自动化领域
生产线自动化
在自动化生产线上，光电传感器 可用于检测物体的位置、形状、 颜色等信息，实现自动化控制和
优化生产流程。
机器人导航
光电传感器可用于机器人导航和定 位，通过检测环境中的光线变化， 实现机器人的自主移动和避障。
工业安全
光电传感器可用于工业安全领域， 如检测危险区域的人员闯入、监测 机械设备的运行状态等，保障工业 生产的安全。
光电效应传感器
01
利用光电效应原理，将光信号转换为电信号。如光电池、光电
管等。
光生伏特效应传感器
02
利用光生伏特效应，将光能转换为电能。如硅光电池、硒光电
池等。
光电导效应传感器
03
利用光电导效应，在光照条件下，材料的电阻率发生变化。如
硫化镉、硒化镉等光敏电阻。
按输出信号分类
模拟式光电传感器
输出信号为模拟量，如电压或电流。 其大小随被测量变化，可连续反映被 测量的大小。
开关式光电传感器
输出信号为开关量，即只有两种状态 ，通常表示为“0”和“1”或“开” 和“关”。适用于对被测量进行有无 检测或逻辑控制。
按测量方式分类
01
透射式光电传感器
简要说明光电式传感器的应用和特点
简要说明光电式传感器的应用和特点
光电式传感器是一种利用光电效应进行检测和测量的装置。
它通过将光源和光电元件（如光敏二极管或光电二极管）组合在一起，利用光的反射、吸收或透过来实现对光信号的感测。
以下是光电式传感器的一些应用和特点：
应用：
1.接近传感器：光电式接近传感器可用于检测物体的存在
或接近，例如自动门的开关、自动灯光控制等。
2.光电编码器：光电式传感器可以用于测量旋转、线性或
角度位置，并广泛应用于机械、自动化和工业控制系统中。
3.反射式传感器：光电式反射式传感器可用于检测物体的
反射光，常用于印刷、包装行业中的标签检测、物体计数等。
4.光栅传感器：光电式光栅传感器可用于检测物体的速度、
位置或旋转，常用于电梯、输送带等运动控制系统中。
特点：
1.非接触式检测：光电式传感器能够在不接触被测物体的
情况下进行检测，不会对被测物体造成损坏或污染。
2.高精度和快速响应：光电式传感器具有较高的精度和快
速的响应时间，可以实时检测到物体的位置、速度或其他特性。
3.良好的环境适应性：光电式传感器在各种环境条件下都
能正常工作，如光照强度变化、温度变化等。
4.长寿命和可靠性：光电式传感器通常具有较长的使用寿命和较高的可靠性，适用于长期运行和工业环境中的应用。
《光电式传感器》课件
光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易 受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ，特别是在室外或者强光环境下，测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件，导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光电传感器及应用
光电传感器的分类
透射式光电传感器
光纤式光电传感器
利用光束通过光敏元件，根据透射光 强度的变化来检测目标物体的存在和 位移。
利用光纤传输光信号，将光信号传输 到光敏元件进行检测，常用于远程和 恶劣环境下的测量。
反射式光电传感器
利用光束照射到目标物体表面并反射 回光敏元件，根据反射光强度的变化 来检测目标物体的存在和位移。
光电传感器在物联网中的应用前景
总结词
随着物联网的快速发展，光电传感器在物联网中的应 用前景广阔。
详细描述
物联网的普及和发展为光电传感器提供了广阔的应用 空间。光电传感器可以用于物联网中的各种设备，如 智能家居、智能农业、智能交通等领域的设备。通过 与物联网的结合，光电传感器可以实现远程监控、智 能控制和自动化操作等功能，提高设备的效率和便利 性。同时，光电传感器还可以与其他传感器结合，实 现多参数检测和复合功能，进一步提高物联网设备的 智能化水平。
02 光电传感器的技术原理
光电效应
光电效应定义
当光照射到物质上时，物质可以 吸收光的能量并产生电效应，这
种现象称为光电效应。
光电效应分类
光电效应分为外光电效应和内光 电效应，外光电效应是指光电子 逸出物质表面，内光电效应是指 光子在物质内部产生电子空穴对。
光电效应原理
光电效应的原理是光子能量大于 物质禁带宽度时，光子被吸收并 释放出电子或空穴，形成光电流。
挑战
随着科技的不断进步和应用需求的不 断提高，光电传感器面临着技术更新 换代、性能提升、成本降低等挑战， 需要不断进行技术创新和改进。
机遇
随着物联网、人工智能等技术的快速 发展，光电传感器的应用领域将进一 步拓展，如智能家居、智能交通等领 域，为光电传感器的发展带来新的机 遇和挑战。
光电传感器的原理和应用
光电传感器的原理和应用近年来随着科技的快速发展，光电传感器作为一种高科技产品，逐渐被广泛应用于各个领域。
那么什么是光电传感器？它有哪些原理和应用呢？一、光电传感器的原理光电传感器是一种能够将物理量转化为电磁信号的装置。
它是由发光二极管、光敏二极管以及电路组成的。
首先让我们了解一下发光二极管(LED)的原理。
当施加电压时，LED将会发出光。
其原理是基于半导体材料的特定性质，在电场作用下电子从高能级跃迁至低能级时，会放出能量。
能量释放形式的不同导致了不同颜色的光，从而产生不同种类的LED。
接下来要提到的是光敏二极管(PD)。
光敏二极管是一种能够将光信号转化成电信号的半导体器件。
简单来说，它就是一个特殊的二极管，能够将光线中的电子转换成电信号，并通过电路输出。
光敏二极管的工作原理是基于内部PN结上发生光电效应。
结合LED和PD，光电传感器的工作原理就很容易理解了：当光线照射到PD上时，电流会发生明显变化。
在这种情况下，我们只需要将PD接到一个放大电路上，就可以将这一变化转化为信号输出，从而实现光电转换。
二、光电传感器的应用1. 工业生产现在的工业生产线上利用光电传感器进行平衡、配线等现代化的工作，通过变电、自动化、自适应等手段，提高了生产效率并大幅度削减了静电带来的损失。
所以，光电传感器的应用已经成为很多工业生产线的必备工具之一。
2. 安防系统光电传感器还广泛应用于安防领域。
通过红外线、图像识别等方法，建立起一个完整的安防防护系统，从而保障人们的财产和安全。
光电传感器在这个领域的应用还在不断扩大，可以极大地提升安防系统的智能化和自动化程度。
3. 医疗健康在量化医疗方面，光电传感器也扮演着重要角色。
像脉搏、血氧以及体温等信息都能通过光电传感器进行测量和分析。
随着移动互联网技术的发展以及智能穿戴、健康监测等产品的出现，人们也能直接以便携的方式接受相关信息。
4. 交通运输光电传感器也在交通运输行业得到了广泛应用。
光电传感器的介绍
光电传感器的介绍
光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。
它主要用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等，也可用于检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。
光电传感器一般由发射器、接收器和检测电路三部分组成。
根据光电效应现象的不同，光电传感器可分为外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。
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传感器按工作的原理可以分为电容传感器，电感传感器，光电传感器，等等
∙光电传感器的定义：
光电传感器：光电传感器是利用光线检测物体的传感器的统称，是由传感器的发射部分发射光信号并经被检测物体的反射、阻隔和吸收，再被接受部分检测并转换为相应电信号来实现控制的装置。
∙光电传感器的构成
光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发射器，接收器和检测电路
∙光电传感器的特点
1.非接触式检测，传感器使用寿命长，对被检物无损害
2.适用于长距离检测，用途广泛
3.适用的被检物种类众多，对光线传播有影响的物体均可
4.响应频率高，适用于高速流水线检测使用
5.检测精度高，能用于不同的色彩分辨
∙漫反射式光电传感器
漫反射式光电传感器是发射器和接收器置于一体，正常情况下接收器收不到发射器发出的光信号；当检测物通过时阻隔了光，并把光部分反射回来，接收器收到光信号，输出一个开关控制信号
特点
1.安装使用时不需要对齐光路
2.节省安装使用空间
3.安装接线简便
4.检测区域大
∙对射式光电传感器
对射式光电传感器是由独立发射器和接收器组成的光电传感器。
由于发射器和接收器分离，传感器的检测距离加大。
它的检测距离可达几米乃至几十米。
使用时把发射器和接收器分别装在检测物通过路径的两侧，
并必须将两者对准以建立光路，被检物通过时阻挡光路，接收器就动作输出一个开关控制信号。
特点
1.长距离检测，高精度检测
2.可检测小物体
3.不受被检物的形状、颜色和材质影响
4.适用恶劣工作环境
回归反射式光电传感器
回归反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内，在其前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的光电传感器。
正常情况下，发射器发出的光被反光板反射回来被接收器收到；一旦光路被检测物挡住，接收器检测的光信号有变化，光电传感器就动作，输出一个开关控制信号。
特点：
1.安装使用时便于光路对齐
2.相对于对射式光电传感器，节省安装使用空间
3.安装接线简便
4.不受被检物的形状、颜色和材质影响
限定反射式光电传感器
限定反射式光电传感器是发射器和接收器置于一体，由发射器发出光信号，并在限定范围内由接收器接受被检物反射的光，并引起光电传感器动作，输出开关控制信号。
特点：
1.抗环境和背景干扰性强，高精度检测
2.安装使用时不需要对齐光路
3.节省安装使用空间
4.安装接线简便
偏振反射式光电传感器
偏振反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内，并加装偏振滤光系统，在其前方装一块棱镜反光板，以保证当光线遇偏振滤光片时，仅使偏振滤光片格栅平行方向上振动的光线能够通过，防止高反射率物体将光线反射回光电传感器的接收器造成传感器的误动作，从而使高反射率物体进入检测区域时被检测物体同样能够被可靠检测。
特点：
1.适用检测表面高反射率和高光泽度的物体
2.安装使用时便于光路对齐
3.节省安装使用空间.
4.安装接线简便
5.不受被检物的形状、颜色和材质影响
传感器的部分专用名词
回差：检测体接近传感器感应面，触发传感器动作的感应距离与检测体远离传感器时动作复归时的复归距离之差。
重复精度：重复精度是指在外壳温度为（23±5）℃，相对湿度为随机的，供电电压为额定测量电压±5%，在8个小时的范围内进行测量所产生的有效作用距离的变化量。
开关频率：开关频率是指每秒钟传感器动作的最大次数。
极性保护：直流传感器防止极性接反的保护功能。
浪涌保护：浪涌主要指的是电路中超出正常工作电压的瞬间过电压，它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏。
浪涌保护装置可以有效地吸收或分流突发的巨大能量，以保护设备免于受损。
短路保护：如果极限电流超过的话，输出会周期性地封闭和释放，直至短路状态解除。
防护等级：IP防护等级系统是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。
将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。
这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以免触电。
IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示产品离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示产品防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。
接线图。