光电位置传感器.
光电式曲轴位置传感器的工作原理
光电式曲轴位置传感器的工作原理
光电式曲轴位置传感器的工作原理是基于光学原理。
它包含一个发射器和一个接收器。
发射器会发出一束光线，经过一个旋转的转子，再被接收器接收。
由于转子上有一些特殊标记，在转动过程中会影响发射光线的强度，所以接收器会检测到光线强度的变化，从而推算出转子的位置。
光电式曲轴位置传感器的工作原理需要转子上有一个光栅，光栅上有一些特殊的标记。
当转子转动时，光栅上的标记会影响发射光线的强度，这样接收器就能够检测到光线强度的变化。
通过对检测到的光线强度的变化进行分析，可以得到转子的转动角度和转速。
光电式曲轴位置传感器通常采用两种技术：一种是采用光电效应技术，另一种是采用光学技术。
光电效应技术采用光电效应原理，即将光能转换成电能。
光学技术采用光学原理，即通过对光线的反射、折射等现象进行检测。
光电式曲轴位置传感器具有高精度、高灵敏度、长寿命等特点，广泛应用于工业自动化、汽车、航空航天等领域。
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。
光电传感器的测量内容
光电传感器的测量内容
光电传感器是一种将光信号转换为电信号的传感器，它可以测量多种物理量和参数，以下是一些常见的测量内容：
1. 光强度：光电传感器可以测量光的强度，通常用于光照度计、光度计等仪器中，用于测量环境中的光强。
2. 光通量：光通量是指单位时间内通过某一面积的光能量，光电传感器可以测量光通量，常用于光功率计等仪器中。
3. 光波长：一些光电传感器可以测量光的波长，常用于光谱仪等仪器中，用于分析光的成分和特性。
4. 距离和位置：通过测量光的传播时间或相位差，光电传感器可以测量物体的距离和位置，常用于工业自动化、机器人、汽车等领域。
5. 运动和速度：利用光的反射或遮挡原理，光电传感器可以检测物体的运动和速度，常用于安防监控、工业检测等领域。
6. 颜色和色彩：一些光电传感器可以识别光的颜色和色彩，常用于颜色分选机、色度计等仪器中。
7. 气体和液体成分：利用光的吸收或散射特性，光电传感器可以检测气体和液体中的成分，常用于环境监测、化学分析等领域。
这只是一些常见的光电传感器测量内容，实际上，根据具体的应用和传感器类型，还可以测量其他物理量和参数。
光电传感器具有高精度、快速响应、非接触测量等优点，在各个领域得到广泛应用。
光电位置传感器
5、光电耦合器件
光电耦合器件是由发光元件（如发光二极 管）和光电接收元件合并使用, 以光作为 媒介传递信号的光电器件。 光电耦合器中的发光元件通常是半导体的 发光二极管, 光电接收元件有光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管或光可控硅等。 根据其结构和用途不同，又可分为用于实 现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物 体的光电开关。
二相驱动
视频输出
P2 P3
P1
沟阻 感光区 析像单元
检波二极管 行 扫 描 发 生 器
输 出 寄 存 器
感光区
二相驱动
P1 P2 P3
存储区
视频输出
P2 P3
P1
输出栅
串行读出
(a)
(b) 面型CCD图像传感器结构
图（ b ）所示结构增加了具有公共水平方向 电极的不透光的信息存储区。在正常垂直回扫周 期内，具有公共水平方向电极的感光区所积累的 电荷同样迅速下移到信息存储区。在垂直回扫结 束后，感光区回复到积光状态。在水平消隐周期 内，存储区的整个电荷图像向下移动，每次总是 将存储区最底部一行的电荷信号移到水平读出器， 该行电荷在读出移位寄存器中向右移动以视频信 号输出。当整帧视频信号自存储移出后，就开始 下一帧信号的形成。该CCD结构具有单元密度高、 电极简单等优点，但增加了存储器。
平行 光源 烟道
光电 探测
放大
显示
刻度 校正
报警器
吸收式烟尘浊度检测系统原理图
二、光电转速传感器
下图是光电数字式转速表的工作原理图。 图(a)是在待测转速轴上固定一带孔的转速调置盘， 在调置盘一边由白炽灯产生恒定光，透过盘上小孔到达 光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的电脉冲 信号，经过放大整形电路输出整齐的脉冲信号，转速由 该脉冲频率决定。
光电式传感器工作原理
光电式传感器工作原理
光电式传感器利用光电效应的原理来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。
其工作原理如下：
1. 光电效应：光电效应是指当光线照射到某些物质表面时，能够使物质中的电子获得足够的能量从而从原子或分子中脱离出来。
这些脱离的电子称为光电子。
2. 光电传感器结构：光电式传感器通常由光源、探测器和信号处理电路组成。
光源一般为发光二极管（LED）或激光二极管（LD），用来发射光束。
探测器一般为光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光电二极管等，用来接收光束。
信号处理电路则用来处理探测器接收到的光强信号，并将其转化为电信号输出。
3. 功能原理：光电式传感器的工作原理可以分为两种不同的方式。
- 光电隔离式：光源和探测器分别位于传感器的两侧，通过
光束在两侧之间的遮挡来感知物体的存在。
当物体遮挡了光束，探测器接收到的光强就会减弱，从而触发传感器输出信号。
这种方式常用于物体检测、计数和测量等应用。
- 反射式：光源和探测器位于同一侧，通过物体对光线的反
射来感知物体的存在或测量物体的位置。
当光束照射到物体上并反射回探测器时，探测器接收到的光强会发生变化，从而触发传感器输出信号。
这种方式常用于物体的位置检测和距离测
量等应用。
总的来说，光电式传感器利用光电效应，通过光源和探测器的组合来感知物体的存在或测量物体的位置、距离等信息。
不同的工作方式可以适用于不同的应用场景。
光电式曲轴位置传感器如何检测
光电式曲轴位置传感器如何检测现在车子成为越来越被大家关注的对象，什么汽车保养啊，汽车美容啊什么的各种层出不穷的行业也发展起来，汽车工业更是如雨后春笋一样蓬勃发展，更多的车辆被关注，而因为车辆引发的一系列交通事故也层出不穷，所以我们不光要在关怀车子的外观，价值，更应该关怀一下车子的各个零部件问题，及时检测，发现并排除问题，下面我们就以曲轴位置传感器的检测为例来熟悉一下。
(1)曲轴位置传感器的线束检查所示为韩国“现代SONATA〞汽车光电式曲轴位置传感器连接器(插头)的端子位置。
检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开关置于“ON〞，用万用表的电压档测量线束侧4#端子与地间的电压应为12V，线束侧2#端子和3#端子与地间电压应为4.8-5.2V，用万用表的电阻档测量线束侧1#端子与地间应为0(导通)。
(2)光电式曲轴位置传感器输出信号检测用万用表电压档接在传感器侧3#端子和1#端子上，在起动发动机时，电压应为0.2-1.2V。
在起动发动机后的怠速运转期间，用万用表电压档检测2#端子和1#端子电压应为1.8-2.5V。
否则应改换曲轴位置传感器。
2霍尔式曲轴位置传感器如何检测霍尔式曲轴位置传感器的检测方法有一个共同点，即主要通过测量有无输出电脉冲信号来推断其是否优良。
下面以北京切诺基的霍尔式曲轴位置传感器为例来说明其检测方法。
曲轴位置传感器与ECU有三条引线相连，如所示。
其中一条是ECU向传感器加电压的电源线，输入传感器的电压为8V;另一条是传感器的输出信号线，当飞轮齿槽通过传感器时，霍尔传感器输出脉冲信号，高电位为5V，低电位为0.3V;第三条是通往传感器的接地线。
曲轴位置传感器接头如所示。
(1)传感器电源、电压的测试点火开关置于“ON〞，用万用表电压档测量ECU侧7#端子的电压应为8V，在传感器导线连接器“A〞端子处测量电压也应为8V，否则为电源、线断路或接头接触不良。
(2)端子间电压的检测用万用表的电压档，对传感器的ABC三个端子间进行测试，当点火开关置于“ON〞时，A-C端子间的电压值约为8V;B-C端子间的电压值在发动机转动时，在0.3-5V之间变化，且数值显示呈脉冲性变化，高电压5v，低电压0.3V。
实验一.光电传感器实验
实验一光电传感器实验1-1 PSD光电位置传感器——位移测量一．实验目的：１．了解PSD光电位置传感器的结构。
2.掌握PSD光电位置传感器的工作原理。
二.实验原理：光电位置敏感器件（PSD）是基于光伏器件的横向效应的器件，是一种对入射到光敏面上的光电位置敏感的光电器件。
因此，称其为光电位置敏感器件（Position Sensitive Detector，简称为PSD），如图1所示为PIN型PSD器件的结构示意图，它由三层构成，上面为P型层，中间位I型层，下面为N型层。
在上面的P型层上设置有两个电极，两电极间的P型层除具有接受入射光的功能外还具有横向分布电阻的特性。
即P型层不但为光敏层，而且还是一个均匀的电阻层。
当光束入射到PSD器件光敏层上距中心点得距离为xA时，在入射位置上产生与入射辐射成正比的信号电荷，此电荷形成的光电流通过电阻P型层分别由电极1和2输出，设P型层的电阻是均匀的，两电极间的距离为2L，流过两电极的电流分别为I1和I2，则流过N 型层上电极的电流I0为I1和I2之和，即I0=I1+I2。
若以PSD器件的几何中心点O为原点，光斑中心距原点O的距离为xA，则利用上式即可测出光斑能量中心对于器件中心的位置xA，它只与电流I1和I2的和、差及其比值有关，而与总电流无关。
图1 图2PSD器件已被广泛地应用于激光自准直、光点位移量和振动的测量、平板平行度的检测和二维位置测量等领域。
目前，PSD器件已有一维和二维两种PSD器件。
本仪器用的是一维PSD器件，主要用来测量光斑在一维方向上的位置或移动量的装置，图2为一维PSD器件的原理图，其中①和②为信号电极，③为公共电极。
它的光敏面为细长的矩形条。
图3为其等效电路，它由电流源Ip、理想二极管VD、结电容Cj、横向分布电阻RD和并联电阻Rsh组成， PSD器件属于特种光伏器件，它的基本特性与一般硅光伏器件基本相同，如光谱响应、时间响应和温度响应等与前面讲述的PN结光伏器件相同。
传感器光电传感器安全操作及保养规程
传感器光电传感器安全操作及保养规程概述光电传感器是一种常见的传感器类型，主要用于检测物体的位置、距离和速度等信息。
由于光电传感器使用一定的电源和光学装置，因此在使用过程中需要特别注意安全问题。
本文将介绍传感器光电传感器的安全操作规程和保养规程，以确保其安全稳定地工作。
安全操作规程电气安全1.在使用光电传感器之前，请确保其电源线和连接端子正确地接地，并且与其他电源或导体隔离。
2.请勿在不合适的工作电压下使用光电传感器，并且勿在机器运行期间连接或断开光电传感器。
3.在分析和处理光电信号时，请注意避免接地故障和释放静电，避免引起各种电磁干扰。
光学安全1.当使用光电传感器时，应注意光束的输出方向，并确保其不直接照射到眼睛或皮肤上。
避免光束直接照射眼睛会导致瞳孔紧缩和视力下降，甚至可能造成失明。
2.对于显眼的光束，请在其周围使用合适的警示标志或保护措施。
3.请勿擅自拆卸或修改光学元件，否则会对其光学性能和安全性造成威胁。
机械安全1.贴装光电传感器或调整其位置时，需要关闭电源，并使用合适的工具和手套保护自己。
2.请使用固定设备或卡槽等机械结构让光电传感器固定在正确的位置，避免其松动或移位。
3.当发现光电传感器存在异响、松动等异常状况时，务必立即停止使用，并及时报修或更换。
保养规程清洁保养1.定期检查光电传感器的表面和内部是否有灰尘、油污等杂物积累，确保其安装端面整齐、干净、平整。
2.使用软布或者专业清洗布轻轻地擦拭光学单元，不要使用普通纸巾或粗糙的材料来清洁光学元件表面，避免划伤。
3.清洁完毕后，请勿再次连接其接线端子或开机测试，确保被擦拭的部分已经干燥。
寿命管理1.定期检查光电传感器的使用寿命和性能，特别是光学元件的磨损情况，避免因使用时间过长而导致偏差或故障。
2.请确保光电传感器的工作环境符合其使用寿命和性能指标，特别是粉尘、湿度等环境因素。
总结光电传感器是现代工业中必不可少的元器件，但由于其特殊性需要特别注意其安全问题。
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x y
(Ix' Iy ) (Ix Iy'
Ix Ix' Iy Iy' (Ix' Iy') (Ix Iy
) )
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3.3 光生伏特器件的偏置电路
3.3.1 反向偏置电路
Ubb Uo
RL
反向偏置电路
光生伏特器件在反向偏置状态，PN结势垒区加宽，有利 于光生载流子的漂移运动，使光生伏特器件的线性范围和 光电变换的动态范围加宽。
3.2.7 光电位置传感器（PSD) Position Sensitive Detectors
A Position Sensitive Detector (PSD) consists of a monolithic PIN photodiode with a uniform resistance in one or two dimensions.
解 首先找出入射辐射的峰值φm
φm=20+5=25μW
2CU2D的最大输出光电流Im
I
Si
Im=Siφm =12.5(μA)
设最大输出电压信号时的偏置电阻为RB，则
R RB RL Ubb 1.2M RB RL Im
RB 3M
最大输出的电压时的最高截止频率fb为
fb
1
1 RC
RL
RL RB RB (C j Ci )
lm时，今要得到5V的输出电压，试设计该光电三 极管的变换电路，并画出输入输出的波形图，分析 输入与输出信号间的相位关系。
1.反向偏置电路的输出特性
在如图3-40所示的反向偏置电路中，Ubb>>KT/q时， 流过负载电阻RL的电流IL为
qU
I Ip I I p Is (e KT 1) I p Is
二极管两端的电压可以写成
qU
e KT 0
U (I ) U bb IRL
2.输出电流、电压与辐射量间的关系
I0= I1+I2
I1 I2 xA
I0
L xA 2L
I0
L xA 2L
I2 I1 L
I2 I1
2. 一维PSD器件
一维PSD器件主要用来测 量光斑在一维方向上的位置或 位置移动量的装置。图3-34（a） 为典型一维PSD器件S1543的结 构示意图，其中1和2为信号电 极，3为公共电极。它的光敏面 为细长的矩形条。
1. PSD器件的工作原理
当光束入射到PSD器件 光敏层上距中心点的距 离为xA时，在入射位置 上产生与入射辐射成正 比的信号电荷，此电荷 形成的光电流通过电阻 p型层分别由电极1与2 输出。
设p型层的电阻是均匀的，两电极间的距离为2L， 流过两电极的电流分别为I1和I2，则流过n型层上电 极的电流I0为I1和I2之和。
光电位置传感器是一种对入射到光敏面上的光 点位置敏感的光电器件，其输出信号与光点在光敏 面上的位置有关。
特点：
它对光斑的形状无严格要求 ,即输出信号与光的聚焦 无关，只与光的能量中心位置有关；
光敏面无需分割，消除了死区，可连续测量光斑位置， 位置分辨率很高，一维可以达到0.2um；
可同时检测位置和光强。
x I2 I1 L I2 I1
图3-35所示，为一维PSD位置检测电路原理图，光
电流I1经反向放大器A1放大后分别送给放大器A3与A4， 而光电流I2经反向放大器A2放大后也分别送给放大器A3 与A4，放大器A3为加法电路，完成光电流I1与I2相加的运 算（放大器A5用来调整运算后信号的相位）；放大器A4 用作减法电路，完成光电流I2与I1相减的运算。
83KHz
3.反向偏置电路的设计与计算
反向偏置电路常用图解法，根据光电三极管（或光 伏器件）的反向偏置电路图与其输出特性曲线，可以 求解出任何入射辐射作用下的输出电压信号。也可以 根据题目的要求，设计出偏置电路的各种参数。
例 已知某光电三极管的伏安特性曲线如图3-42所
示。当入射光通量为正弦调制量φv,λ=55 +40sinωt
PSDs have many advantages, compared to discrete element detectors, including high position resolution, fast response speed and simple operating circuits. Position data is independent of the size of light spot on the detector.
3.二维PSD器件
如图3-36（a）所示，在 正方形的PIN硅片的光 敏面上设置2对电极， 分别标注为Y1，Y2和X3， X4，其公共N极常接电 源Ubb。二维PSD器件的 等效电路如图3-36（b） 所示
x y
Ix4
Ix4 I y2
Ix3
Ix3 I y1
I y2 I y1
为了减少测量误差常将二维PSD器件的光敏面进行改 进，改进后的PSD光敏面如图3-37所示图形，四个引出线 分别从四个对角线端引出，光敏面的形状好似正方形产生 了枕形畸变。这种结构的优点是光斑在边缘的测量误差被 大大地减少。
IL
q
hc
Φe,λ
Is
反向饱和电流很小，可以忽略不计。
IL
q辐射量的关系为
UL
Ubb
RL
q
hc
Φe,λ
输出电压信号△U为
U
RL
q
hc
Φe,λ
例 用2CU2D光电二极管探测激光器输出的调制信
号φe,λ=20 +5sinωt（μW）的辐射通量时，若已
知电源电压为15V，2CU2D的光电流灵敏度 Si=0.5μA/μW，结电容Cj=3 pF，引线分布电容 Ci=7 pF，试求负载电阻RL=2MΩ时,该电路的偏置 电阻RB为多少？并计算输出最大电压信号情况下 的最高截止频率为多少？