检测与传感技术：7 光电式传感器practice 1
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。
传感器与检测技术光电式传感器解读
光电式传感器的市场前景与趋势
光电式传感器市场前景广阔，未来有望保持快速增长的势头。
1 增长趋势
2 应用方向
3 技术创新
2 02 0年光电传感器市场规 模为152.49亿美元，预计 2 02 7年将达到2 89.3 2 亿美 元。
基于物联网、5G等技术的 发展，光电式传感器的应 用领域还将进一步扩大和 多元化。
智能化
光电传感器将会更加智能化， 融合更多新型传感器技术，实 现无缝对接，为应用开发提供 了更多可能性。
光电式传感器常应用于机器人、自动化装配线、 印刷机器等生产过程中的自动控制、测量和检测。
交通系统
车辆逆行、违停、欺骗性在路口改变车道、有车 压线等情况下，光电式传感器能够实时识别并报 警。
安防监控
光电式传感器可实现入侵探测、门禁开关、消毒 除菌等功能，被广泛应用于安防领域。
医疗卫生
光电式传感器此外还可以用于红外体温计、血糖 仪、血氧仪、心电图等医疗监测设备中。
光电转换元件
电路模块
光电转换元件主要是光电二极管， 其根据反射光二次电子发射原理 转换成电信号输出。
电路模块对接收到的电信号进行 加工和分析，转化成特定的输出 信号，如数字信号、模拟信号、 开关信号等。
光电式传感器的应用领域
光电式传感器被广泛应用于目标检测、物体计数、自动控制、安防监控等领域。
制造业
传感器与检测技术光电式 传感器解读
光电式传感器是一种将光电转换装置与检测电路相结合的器件。它主要依靠 光电效应来实现对光强度的检测，实现信号输出。
光电式传感器的工作原理
光电式传感器主要由光源、光电转换元件和电路输出模块三部分组成。
工作原理
当物体通过光电传感器时，光源 照射到物体上的光被反射，反射 光被光电转换元件接收并转换成 电信号，输出到电路模块。
传感器与检测技术光电式传感器
物联网的蓬勃发展
随着物联网的普及，光电式传感器将在更多领域展 现出更大的应用潜力。
光电式传感器与物联网的结合
1 物联网的发展
物联网连接了各种设备和传感器，实现了更智能、便捷的生活和工作。
2 光电式传感器在物联网中的应用
光电式传感器可以与其他传感器和设备连接，为物联网系统提供高精度的光学检测能力。
未来发展趋势和展望
技术创新
随着技术的不断进步，光电式传感器将变得更加灵 敏、精确和可靠。
光电式传感器的原理和优势
1 光电式传感器的工作原理
通过发射光信号并检测被物体反射回来的光 信号来实现物体检测。
2 光电式传感器的优势
具有高灵敏度、高分辨率和快速响应的特点， 适用于各种环境中的精确测量。
光电式传感器的应用领域
工业自动化
光电式传感器广泛应用于工业机械的自动化控 制中，例如物料检测和位置识别。
交通运输
光电式传感器在交通运输领域中用于交通信号 控制和车辆检测。
机器人技术
光电式传感器在机器人技术中发挥重要作用， 可帮助机器人感知周围环境并执行任务。
医疗保健
光电式传感器可应用于医疗设备中，如医疗成 像和生命体征监测。
光电式传感器的工作原理和结构
光电式传感器的工作原理
当物体进入传感器的检测范围时，光电传感器会发 射光束并检测反射光的强弱以实现物体的检测。
光电式传感器的结构
光电式传感器通常由发射器、接收器和信号处理电 路组成。
光电式传感器的应用案例
1
自动门传感器
光电式传感器可用于自动门系统中，实现自动开关门功能。
2
打印机纸张检测
光电式传感器可用于打印机中检测纸张的位置和状态。
《传感器技术与应用》课件第七章光电式传感器
3 医疗器械
应用于手术导航、血糖监 测和无创血压测量等医疗 设备中的距离和位置检测。
光电式传感器的优势和局限性
优势
• 高精度的测量和检测能力 • 快速响应时间和高反应速度 • 抗干扰性强，适应复杂环境
局限性
• 对环境光和颜色敏感 • 受到物体表面的反射率和透过率影响 • 距离和角度限制影响测量精度
反射式光电传感器
通过发射器发射光并接收反 射光信号，适用于距离控制、 物体检测等场景。
遮挡式光电传感器
由一个发射器和一个接收器 组成，通过物体在两者之间 遮挡来实现检测和计数功能。
光电式传感器的应用领域
1 工业自动化
用于物体检测、位置控制 和自动化生产线中的流水 线运输系统。
2 机器人技术
在机器人导航、抓取和视 觉识别中，光电式传感器 提供了重要的感知能力。
光电式传感器的选型和布线
1
光电式传感器的选型
根据应用需求选择适当类型和规格的光
光电式传感器的布线
2
电式传感器，考虑工作距离、响应速度 和环境条件等因素。
合理安装光源和接收器，注意避免光源
和光电式传感器的常见问题和解决方案
误触发或漏触发
调整传感器的灵敏度、工作距离和反射光线等参数，解决误触发和漏触发的问题。
光源过早老化
定期检查光源的工作状态，及时更换老化的光源，以保证传感器的正常工作。
灰尘或脏污造成干扰
定期清洁传感器的光源和接收器，避免因灰尘或脏污造成的误判和干扰。
总结
光电式传感器基于光电效应实现物体检测和测量，广泛应用于工业自动化、机器人技术和医疗器械等领域。
《传感器技术与应用》课 件第七章光电式传感器
本章介绍光电式传感器的基本原理、分类、应用领域、优势和局限性，以及 选型、布线、常见问题和解决方案。
光电式传感器
光电式传感器光电式传感器是一种通过光信号来检测物体的位置、形状和颜色等信息的传感器。
它主要由光电元件、放大器电路、信号处理电路和输出电路等组成，可广泛应用于机器人、自动化生产线、计量仪器、安防监控等领域。
工作原理光电式传感器的主要工作原理是利用光电元件对物体反射和透射的光信号进行检测。
它通过发射一束光线照射到被探测物体上，然后检测被反射和透射的光线的强度、频率、相位等参数来确定被探测物体的存在和状态。
光电元件一般采用光电二极管、光敏电阻、光电管、光电晶体管等，而光线的发射和收集一般通过透镜、光纤和反光镜等实现。
分类及应用根据不同的工作原理和应用场景，光电式传感器可以分为多种类型。
其中比较常见的有：接近式光电传感器接近式光电传感器是一种最常用、最简单的光电式传感器。
它主要通过发射一束红外线照射到被测物体上，然后检测透射回来的光线的强度变化来判断被测物体是否存在。
接近式光电传感器广泛应用于人体检测、自动门、安全门和计量系统等方面。
光电开关光电开关是一种通过光电元件来检测、开关电路的传感器。
它主要通过发射一束光线来检测物体的存在和位置等信号，然后将信号（一般为0和1）传递给输出模块，以实现开闭等控制功能。
光电开关广泛应用于自动化生产线、安全门、包装机械、自动售货机等领域。
光电码盘光电码盘是一种通过光学编码来进行位置检测的传感器。
它主要通过在码盘的表面上覆盖光学码来检测旋转物体的位置、角度、方向等信息。
光电码盘广泛应用于电机控制、机器人、航空航天、导航和工业自动化等领域。
处理技术光电式传感器的检测精度和稳定性直接关系到其应用效果和可靠性。
因此，传感器制造商一直致力于探索改进传感器的处理技术。
目前，主要的处理技术包括增益调整、滤波、线性化、自动校正等。
其中增益调整是通过调整放大器的增益来提高传感器的灵敏度和稳定性，滤波则是通过滤除噪音信号来提高传感器的检测精度。
而线性化和自动校正则是通过将传感器输出信号进行线性化处理和自动调整校准，来提高传感器的可靠性和准确性。
光电式传感器的检测方法
光电式传感器的检测方法光电式传感器是一种常见的传感器类型，它可以利用光电效应来检测目标物体的存在与否、位置或其他特定属性。
在本文中，我们将一步一步地介绍光电式传感器的检测方法。
第一步：确定检测目标在使用光电式传感器进行检测之前，我们首先需要确定我们要检测的目标是什么。
光电式传感器可以用来检测许多不同类型的物体，如金属、木材、纸张等。
根据目标物体的特性，我们可以选择合适的光电式传感器类型。
第二步：选择合适的光电式传感器根据目标物体的特性，我们可以选择合适的光电式传感器。
常见的光电式传感器类型包括对射式传感器、反射式传感器和光纤传感器。
对射式传感器由发光器和接收器组成，其工作原理是通过测量目标物体与传感器之间的光的遮挡程度来进行检测。
反射式传感器则是通过目标物体对发射出去的光进行反射来进行检测。
光纤传感器则通过传输光信号并检测信号的变化来进行检测。
第三步：安装光电式传感器一旦选择了合适的光电式传感器，我们需要将其正确地安装到目标物体的检测位置。
安装的位置和方式会影响传感器的检测性能。
通常情况下，光电式传感器应该被安装在一个适当的高度和角度，以便与目标物体进行有效的交互。
此外，我们还需要确保光电式传感器与外界环境的适应性，例如避免暴露在直接阳光下或湿度较高的环境中。
第四步：调整传感器的参数一旦光电式传感器安装完毕，我们需要根据具体的应用要求来调整传感器的参数。
这些参数包括灵敏度、响应时间、检测距离等。
通过调整这些参数，我们可以使光电式传感器适应不同的工作环境和目标物体的需求。
值得注意的是，在调整传感器参数时，我们需要根据实际情况进行适当的测试和调试，以确保传感器的准确性和稳定性。
第五步：进行测试和校准在光电式传感器安装和参数调整完成后，我们需要进行测试和校准来确保传感器的准确性和可靠性。
通过测试，我们可以验证光电式传感器是否能够准确地检测目标物体的存在与否，以及在不同条件下的工作性能。
如果测试结果不符合要求，我们可以根据实际情况进行校准，以提高传感器的检测性能。
传感器与检测技术-教案-项目07 光电式传感器的应用
《传感器与检测技术》教案项目七光电式传感器的应用一、教学目标1.了解光电效应。
2.了解各类光电元件。
3.掌握各类光电式传感器的工作原理。
4.掌握光电式传感器测量转速的方法。
二、课时分配本项目共2个任务，本项目安排4课时。
其中理论课时2课时，实践课时2课时。
三、教学重点通过本项目的学习，让学生理解能正确识别各类光电式传感器能根据任务要求，正确安装光电式传感器，正确完成光电式传感器测量转速的电路接线，正确测量转速并且读数正确。
的相关知识。
通过本项目的学习，新旧知识得以重新整合，使学生对传感器的认识更完整，更清晰。
四、教学难点1.能识别各类光电式传感器。
2.能根据任务要求，正确安装光电式传感器。
3.正确完成光电式传感器测量转速的电路接线。
4.正确测量转速并且读数正确。
五、教学内容任务一光电式传感器在转速检测中的应用知识链接一、光电效应用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有能量（每个光子能量的大小等于普朗克常数h乘以光的频率γ，即E=hγ）的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。
由于被光照射的物体材料不同，所产生的光电效应也不同，通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应。
1.外光电效应在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。
2.内光电效应半导体材料受到光照时，使其导电性能增强，光线越强，阻值越低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应。
基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。
3.光生伏特效应在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象，称为光生伏特效应。
具有光生伏特效应的光电器件有硅、硒、砷化镓、氧化铜、锗等材料做成的光电池。
二、光电元件1.基于外光电效应的光电元件（1）光电管光电管是基于外光电效应原理工作的光电元件。
传感器与检测技术8-1光电式传感器
光电式传感器的优缺点
优点
• 高灵敏度 • 快速响应 • 广泛适用于不同环境
缺点
• 受到环境光影响 • 精确度受到物体特性影响 • 成本较高
光电式传感器的市场前景
随着科技的发展和工业自动化的推进，光电式传感器的需求将继续增长。预计未来几年内，这个市场将保持稳 定增长。
光电式传感器的生产厂家
厂家1
光电式传器
光电式传感器是一种利用光学原理进行检测和测量的传感器。它们在各个领 域都有广泛的应用，如工业自动化、环境监测和机器人技术等。
什么是光电式传感器
光电式传感器是一种使用光学技术进行检测和测量的传感器，可以将光信号 转换为电信号。它们通过感受和分析光的特性来实现不同的应用。
光电式传感器的工作原理
其他类型的光电式传感器
包括光电投射式传感器、光电闪烁式传感器、 光电静态式传感器和光电旋转式传感器等。
光电式传感器的应用领域
1 工业自动化
用于检测物体的位置、速度和方向以及控制 生产过程。
2 安全监测
用于检测火灾、烟雾和其他危险物质。
3 智能交通
用于检测交通信号灯、行人和车辆的存在。
4 环境监测
用于检测空气质量、水质以及其他环境因素。
光电式传感器通过发射光线并接收反射光线来检测物体的存在或特定属性。它们使用光电效应和光敏器件来将 光信号转换为电信号。
光电式传感器的分类
反射型光电式传感器
通过检测被物体反射的光信号来判断物体的存 在与否。
光电障碍物检测传感器
用于检测是否有物体在路径上阻挡光线的传感 器。
侧推型光电式传感器
通过检测光线被物体阻挡的程度来判断物体的 存在与否。
该公司是光电式传感器领域的领军企业，提供多种 类型的传感器和解决方案。
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1.光电式传感器常用光源有哪几种，哪些光源可用于红外光源？光电传感器中的光源可简单
分为自然光源（对地面辐射很不稳定、无法控制）和人造光源。
1热辐射光源-物体温度越高，辐射能量越大
2气体放电光源-改变气体成分、压力、电流、阴极材料和放电电流的大小，可以得到不同光谱范围的辐射源体
3电致发光器件•一体积小、寿命长、工作电压低、响应速度快
4激光器-单色性好、方向性好、亮度高
2.什么是光电式传感器？光电式传感器的基本原理是什么？光电传感器的工作原理基于光电
效应
3.什么是光电效应，都有哪几种类型？
光电效应：当光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势）
1、外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，形成光电流。
2、内光电效应：又称光导电效应，在光照作用下，物体导电性能（如电阻率发生变化）发生改变的现象。
典型的光电元件有光敏电阻等。
3、光生伏特效应：在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象。
典型光电元件有光电池、光敏（电）二极管、光敏（电）三极管等。
4.计量光栅是如何实现测量的？为何要细分？如何细分？
目的：精密测量中，为测量比一般栅距更小的位移量。
思路1：使光栅具有很高的刻线密度。
（困难：技术工艺上难以实现）
思路2：细分技术
在莫尔条纹变化一周期时，不只输出一个脉冲，而是输出若干个脉冲（一般是4 个），以提高分辨率。
（措施：机械细分和电子细分）
莫尔条纹
a K ta∏-tan≤WW W
横向莫尔条纹的斜率2莫尔条纹宽度---------- ≡------- M=V⅛ =W）
φ¾2+W^2-2MζV⅛cos6> θ
Eg:某光栅每亳米刻线100条，光学放大倍数为1000,当光栅移动一个栅距时，就移动一个莫尔条纹，问产生的莫尔条纹有多宽？
Eg:有一直线光栅，每亳米刻线数为50,主光栅与指示光栅的夹角=1.8 ,贝I」：分辨力=栅距W =lmm∕S0=0.02mm=20um（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化）
莫尔条纹的宽度约是栅距的32倍：
B ^W∕Θ = 0.02mm∕ （1.8 *3.14/180 ）= 0.02mmΛ）.0314 = 0.637mm 由于较大，因此
可以用小面积的光电池“观察”莫尔条纹光强的变化。