光电传感器的发展及其应用
光电传感技术的发展与应用

光电传感技术的发展与应用随着科技的不断进步,光电传感技术的应用越来越广泛。
光电传感技术的发展也成为现代制造、物流、医疗等领域的重要技术。
本文将着重介绍光电传感技术的发展历程、现状以及应用领域。
一、光电传感技术的发展历程20世纪以前,光电传感技术并未受到重视,直到20世纪50年代,其技术才开始逐渐成熟,并用于战争中的远程敌情探测和导航。
随着技术的不断发展,光电传感技术在医疗、航空、制造、物流等领域的应用也日益广泛。
二、光电传感技术的现状通过对光传感技术的发展历程进行了解,可以发现,现在的光电传感技术已经相对成熟。
近年来,大量的技术研究和应用推广,让光电传感技术得到了迅速发展。
尤其是一些新型光学材料的应用,使得光电传感技术具备了更多种类的应用场景。
三、光电传感技术的应用领域1.医疗领域在医疗领域,光电传感技术的应用非常广泛。
例如,光电血糖仪、光电血氧仪等设备,不仅减轻了人们对血糖、血氧等检测项的担忧,而且还提高了健康生活的方便性和质量。
2.制造领域在制造领域,光电传感技术的应用也是比较多的。
例如,通过使用光学测量仪器对工件形状进行测量,可以大大提高制造精度和速度。
而且在机器人视觉识别等领域,光电传感技术也得到了广泛的应用。
3.物流领域在物流领域,光电传感技术的应用是非常广泛的。
例如,在自动运输、配送过程中,可以通过使用激光传感器,来控制货物的准确配送。
在现代物流时代,光电传感技术是实现智能化物流运营的重要核心技术。
四、光电传感技术的未来随着人们对科技创新和应用需求的不断增加,光电传感技术未来的应用前景是非常广阔的。
例如,在环保净化、生物分析、图像识别等方面,都可以通过光电传感技术来实现。
总体来看,光电传感技术是一种非常重要的技术,其应用范围非常广泛,并且在未来的科技创新中将发挥着越来越重要的作用。
我们相信,随着技术的不断发展,光电传感技术的应用将发生更多的变化和创新。
浅议光电传感器的应用与发展

应用 的 农业 检 测装 备 中 , 需 更 为可 靠 、 急 快速 、 自动 化 的播 种 装 高
备 检 测 系统 。 如 : 大 型 的农 业 喷雾设 备 中 , 电传 感 器 的应 用 例 在 光
较为广泛 , 通过光电传感器对于作业面积、 作业速度、 喷雾压力与 雾量 等 进 行 自动 的监 测 、 调整 , 效改善 了设备 的操 作条件 , 高 有 提 了 作 业 的 准 确 性与 效 率 。
61 8.
等级 、 输送 容 量 的 不 断 提高 , 统 的 互感 器 已经 无 法 满 足 对于 电 传
21 0 中国 商务. 02・2 电子 _
8 3
1、 电传 感 器 的基 本 工 作 原 理与 分 类 光
光 电传感 器 的 主 要工 作 原 理是 : 光 强度 的变 化 转 换 为 电信 将 号 的 变 化 , 由 发送 器 、 收器 与检 测 电路 等 部 分组 成 。 光器 发 其 接 投 送 的 光 束有 可 能被 物体 阻断 或者 部分 反 射 , 受光器 对 于 光 束进 行
近年 来 , 内在 光 电技术 方 面 的研究 不断 深 入 , 取得 了很多 国 并 世 界 领 先 的 成果 , 观 推 进 了 光 电传 感 器 在各 行业 、 客 各领 域 中的
在 国 内 常 规武 器 的 研发 与 制 造 中 , 力 传感 器 、 压 角度 传 感 器 、 转速 传感 器 等新 型 光 电传感 器 得 到了广 泛的 应用 , 如 : 例 在火炮 方 位 角 、 低 角 的检 测 中 , 高 具有 高 精 度特 点 的 光 栅 式 角 度 传感 器 已 经被 成功 应 用 ; 在枪 械 的 目标 角速度 测量 方 面 , 精度 的 光 电式数 高 字 传感器 得 到应 用 , 军用 车 辆的性 能检 测 中 , 电转 速 传感器 的 在 光 应用 日 广 泛。 趋 25其他方面 的应用 .
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
光电传感器的应用与发展趋势

光电传感器的应用与发展趋势在咱们如今这个科技飞速发展的时代,光电传感器那可是无处不在,就像一个默默无闻的小英雄,时刻发挥着大作用。
我记得有一次,我去参观一家现代化的工厂。
一进去,那场景可真是让我大开眼界!机器轰鸣,生产线快速运转。
其中,有个环节让我印象特别深刻。
在组装电子设备的时候,一个个小巧的光电传感器就像一双双敏锐的眼睛,精准地检测着零件的位置和状态。
每当有零件通过特定的位置,光电传感器就会迅速做出反应,发出信号,指挥机械臂准确无误地抓取和安装。
那速度,那精度,简直让人惊叹不已!咱们先来说说光电传感器在日常生活中的应用。
你想想,咱们每天用的智能手机,那里面可就有光电传感器的功劳。
它能根据周围环境的光线强弱,自动调节屏幕的亮度。
大白天在户外,屏幕亮度自动调高,看得清清楚楚;晚上在被窝里玩手机,亮度又自动降低,不会刺眼。
还有咱们家里的智能照明系统,也是靠光电传感器来感知光线变化,自动开灯关灯,节能环保又方便。
在工业领域,光电传感器更是大显身手。
比如在物流行业,货物的分拣和输送可离不开它。
光电传感器能够快速识别货物的形状、大小和颜色等特征,确保货物准确无误地被分类和运输。
在汽车制造厂里,光电传感器能监测到生产线上的每一个步骤,一旦发现问题,立即发出警报,避免出现次品。
再看看医疗领域,光电传感器在医疗器械中的应用也是至关重要。
像血糖仪、血压计等设备,都依靠光电传感器来准确测量生理指标。
还有在手术中,医生们使用的一些先进设备,也是通过光电传感器来精确定位和操作。
光电传感器在农业方面也有着出色的表现。
比如在温室大棚里,它可以监测光照强度、温度和湿度等环境参数,让农作物在最适宜的环境中生长。
还有在农业自动化灌溉系统中,根据光电传感器反馈的土壤湿度信息,合理控制灌溉水量,既节省了水资源,又保证了农作物的生长需求。
那光电传感器未来的发展趋势会是怎样的呢?我觉得呀,它会变得越来越小巧、越来越灵敏。
就像一个不断进化的小精灵,能够更好地适应各种复杂的环境和需求。
光电传感器技术的发展趋势与应用前景

光电传感器技术的发展趋势与应用前景概述:光电传感器作为一种能够将光信号转化为可量化的电信号的设备,具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和创新,光电传感器技术也不断得到发展。
本文将探讨光电传感器技术的发展趋势以及其在各个领域的应用前景。
发展趋势:1. 微型化和集成化:随着科技的进步,光电传感器的体积越来越小,功能越来越强大。
尤其是在无线通信、医疗设备以及智能家居等领域,对微型化和集成化光电传感器的需求越来越大。
2. 高灵敏度和高精度:随着科技的进步,对光电传感器的灵敏度和精度要求越来越高。
光电传感器的灵敏度和精度的提高,可以帮助我们更好地探测环境中微弱的光信号,并将这些信号转化为可处理的电信号。
3. 多功能化和智能化:随着科技的进步,光电传感器不再仅仅局限于单一的功能。
越来越多的光电传感器具备多种功能,如温度感应、湿度感应、气体检测等。
同时,智能化的光电传感器能够根据环境的不同自动调整参数,提高传感器的性能和可靠性。
4. 新型材料和新技术的应用:新型材料和新技术的应用将进一步推动光电传感器技术的发展。
例如,纳米材料在光电传感器中的应用可以提高灵敏度和响应速度。
此外,新技术如光子晶体、光纤传感等也将为光电传感器的发展带来新的突破。
应用前景:1. 工业应用:在工业领域,光电传感器广泛应用于自动化生产线中,能够实现对物体的检测和定位。
光电传感器可以通过光电束确定物体的位置和形状,并起到精准测量的作用。
此外,在智能制造和机器人领域,光电传感器也有着广阔的应用前景。
2. 生物医学应用:光电传感器在生物医学领域的应用前景巨大。
例如,通过光电传感器可以对血液中的葡萄糖浓度进行监测,从而实现糖尿病患者的实时监测和管理。
此外,光电传感器还可以应用于医疗成像、生物分析等领域,为医学诊断和治疗提供支持。
3. 环境监测与节能应用:随着人们对环境保护和节能减排的重视,光电传感器在环境监测与节能领域的应用前景不断扩大。
光电传感器可以用于空气质量监测、污水处理、能源管理等方面,实现对环境的准确监测和管理,并为节能减排提供解决方案。
光电传感技术及其应用

光电传感技术及其应用光电传感技术是一个高新技术领域,拥有广泛的应用前景。
随着科技的进步,光电传感技术不断地升级和发展,为我们的生活带来了很多便利。
本文将介绍光电传感技术的概念、发展历程以及应用领域。
一、光电传感技术的概念和发展历程光电传感技术是一种基于光电效应和光电器件制造的物理现象解决实际问题的技术。
其原理是基于光电效应,将光信号转换成电信号。
作为一种应用于诸多技术领域的技术,包括了从光学、电子学到信息科学的技术。
光电技术起源于19世纪的光电效应的发现。
然而,20世纪,光电技术得到了广泛的发展。
在这个过程中,很多光电器件被发明了,其中包括光电管、光电二极管、CCD器件、光纤传感器等等。
20世纪70年代,第一个光电传感器被发明出来,从此之后,光电传感技术开始向更多的领域扩展。
二、光电传感技术应用领域2.1 工业自动化应用对于工业自动化而言,光电传感技术的应用涉及到很多方面。
光电传感器可以用来测量、检测物体的位置、形状、色彩、明暗度等等参数。
工业自动化中的物料输送、物料检测、物料分拣等等都可以应用光电传感技术来实现。
此外,在生产线上用光电传感器监测机器的工作状态,也可以实现“机器自我诊断”的功能,以便对生产线进行优化管理。
2.2 安全监控领域在安全监控领域,光电传感器可以用来制造消防报警器和入侵报警器等系统。
当有人或者物体靠近时,这种传感器就会能感测到,从而及时发出警报。
2.3 医疗领域在医疗领域中,光电传感技术的应用主要集中在体内或体外诊断方面。
例如,在医学成像方面,光电技术可以用来实现医学诊断中的光学相干断层扫描技术(OCT),可以高精度地检测出组织或器官的细节。
此外,在光电技术中,还有一种被称为“生物传感器”的技术,可以通过对光能的测量,对血液成分、蛋白质结构等进行检测。
2.4 环境保护领域在环境保护领域,光电传感器也有很多应用。
例如,用光电传感器来监测水中的污染物、空气中有害气体等等,大大提高了环境监测的效率。
光电传感器的应用及其发展

光电传感器的应用及其发展首先,光电传感器在工业自动化领域有着广泛的应用。
例如,在自动化生产线上,光电传感器可以用于检测物体的存在、位置、颜色等信息,实现自动化的操控和控制。
它可以用于物体的检测与分类,比如物体的尺寸、形状、颜色等特征检测。
还可以用于检测物体的运动和速度,实现精确的定位和追踪。
光电传感器还可以用于测量温度、压力、湿度等参数,实现对生产过程的监控和调控。
此外,光电传感器还可以用于检测环境中的污染物,比如检测大气中的PM2.5、CO2等有害气体。
其次,光电传感器在医疗领域也有着重要的应用。
光电传感器可以用于血氧测量,实时监测患者的血氧饱和度,提供给医生做出准确的判断和决策。
光电传感器还可以用于心率监测,可以通过皮肤表面的光学信号来记录和分析患者的心率情况。
此外,光电传感器还可以用于人体成像,比如脑电图(EEG)、心电图(ECG)、眼底成像等。
再次,光电传感器在军事领域也有着重要的应用。
光电传感器可以用于远程探测和监测目标,实时获取目标的位置、速度、距离等信息,为军事作战提供支持。
光电传感器还可以用于无人机、导弹等武器系统的导航和目标识别,提高对目标的精确打击能力。
此外,光电传感器还可以用于夜视设备,提供强大的夜间作战能力。
最后,光电传感器还在环保领域有着重要的应用。
光电传感器可以用于检测大气中的有害气体,提供给环保监测部门准确的数据,监测大气的污染情况。
光电传感器还可以用于水质监测,检测水中的溶解氧、PH值、浊度等参数,实时监测水体的质量。
此外,光电传感器还可以用于垃圾分类、环境噪声监测等。
总之,光电传感器在各个领域的应用越来越广泛,并且随着技术的不断进步和应用领域的扩大,光电传感器的发展也越来越迅速。
未来,随着人们对于精确度和高性能的要求不断提高,光电传感器将会更加广泛地应用于不同的领域,并且不断提升自身的性能和功能,为各个行业带来更大的发展和创新。
论光电传感器的发展趋势及应用

论光电传感器的发展趋势及应用摘要:光电传感器因其体现出的响应时间短、非接触检测、精度较高、可靠性强等优势特点,在工业生产、国防事业、信息自动监测等领域得到十分广泛应用,并且随着现代科学技术不断发展,光电传感器智能化、模块化、多能化等发展趋势也会更加明显,推动其在更多领域中应用。
本文联系光电传感器概述,对光电传感器的发展趋势进行细致分析,并尝试从宏观和微观层面入手,对光电传感器的实践应用进行深入探讨,以供参考。
关键词:光电传感器;发展趋势;应用;分析在现代科学技术不断发展背景下,各种电子设备在实际生产生活中也得到较为广泛应用,而光电传感器作为一项重要的感测传输设备,可以利用自身感知能力,将相关数据信息有效传递出去,并且可以同时满足信息记录、存储、显示等多种功能需求,相应信号传输速度也非常快,光电传感器现已经渗透到各行各业领域中,加强光电传感器发展趋势及应用分析也显得十分有必要,不仅可以完善光电传感器监测、自动调节等功能,还能促进其应用范围进一步扩大[1]。
鉴于此,本文对光电传感器的发展趋势及应用展开深入探究。
1光电传感器概述光电传感器主要是通过把光强度的变化转化为电信号的变化来达到控制的目的,并且光电传感器的物理基础就是光电效应,简单来说就是半导体材料的许多电学特性都会受到光照射影响而发生变化,通常是由发送器、接收器和检测电路所构成。
其中,发送器所对准的目标是发射光束,而光束多来源于半导体光源,在光束不间断的发射下,就会使脉冲宽度发生改变,而接收器包含光电二极管、光电池等内容,其后是检测电路,可以滤出有效信号[2]。
由于光电传感器所使用的光敏元件是光敏电阻、光敏二极管等,因此具有抗干扰能力强、精度较高等优点,并且通过设计使投光光束集中,可以实现无机械接触地检测物体,整个过程也不会对传感器造成破坏,甚至还可以利用被投光光线波长和检测物体颜色组合有所差异这一性质,实现检测物体颜色有效辨别。
2光电传感器的发展趋势光电传感器的发展趋势有:(1)技术层面朝着智能化方向迈进,光电传感器智能化发展,主要是以传统光电传感器作为基础,使之与计算机、微处理器等技术有效结合起来,在实现传感器自身检测技术有效利用的同时,使光电传感器还具备计算机计算、储存等功能,不仅可以对数据进行分析计算,还能结合数据分析结果,对内部检测系统进行完善优化,最终数据信息也会更具有说服力。
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光电传感器的发展及其应用摘要:光电式传感器(photoelectric transducer),基于光电效应的传感器,在受到可见光照射后即产生光电效,将光信号转换成电信号输出。
它除能测量光强之外,还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量,如尺寸、位移、速度、温度等,因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。
关键词:光电传感器、光电效应、发展、应用实例1 引言光电传感器由于反应速度快,能实现非接触测量,而且精度高、分辨力高、可靠性好,加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点,因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。
当前,世界上光电传感领域的发展可分为两大方向:原理性研究与应用开发。
随着光电技术的日趋成熟,对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。
2 光电传感器原理及应用2.1光电式传感器光电传感器又称光传感器,其基本原理是以光电效应为基础,通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的,它的基本结构如图1,它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成。
光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛[1]。
图 1光电传感器的电源要是一个恒光源,电源稳定性的设计至关重要,电源的稳定性直接影响到测量的准确性,常用光源有以下几种:⑴、发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。
它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点,并能和集成电路相匹配。
因此,广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。
⑵、丝灯泡这是一种最常用的光源,它具有丰富的红外线。
如果选用的光电元件对红外光敏感,构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除,而仅用它的红外线做光源,这样,可有效防止其他光线的干扰。
⑶、激光激光与普通光线相比具有能量高度集中,方向性好,频率单纯、相干性好等优点,是很理想的光源。
由光源、光学通路和光电器件组成的光电传感器在用于光电检测时,还必须配备适当的测量电路。
测量电路能够把光电效应造成的光电元件电性能的变化转换成所需要的电压或电流。
不同的光电元件,所要求的测量电路也不相同。
下面介绍几种半导体光电元件常用的测量电路。
半导体光敏电阻可以通过较大的电流,所以在一般情况下,无需配备放大器。
在要求较大的输出功率时,可用图2所示的电路。
图3(a)给出带有温度补偿的光敏二极管桥式测量电路。
当入射光强度缓慢变化时,光敏二极管的反向电阻也是缓慢变化的,温度的变化将造成电桥输出电压的漂移,必须进行补偿。
图中一个光敏二极管做为检测元件,另一个装在暗盒里,置于相邻桥臂中,温度的变化对两只光敏二极管的影响相同,因此,可消除桥路输出随温度的漂移。
光敏三极管在低照度入射光下工作时,或者希望得到较大的输出功率时,也可以配以放大电路,如图3所示。
图2 图3由于光敏电池即使在强光照射下,最大输出电压也仅0.6V,还不能使下一级晶体管有较大的电流输出,故必须加正向偏压,如图3(a)所示。
为了减小晶体管基极电路阻抗变化,尽量降低光电池在无光照时承受的反向偏压,可在光电池两端并联一个电阻。
或者象图3(b)所示的那样利用锗二极管产生的正向压降和光电池受到光照时产生的电压叠加,使硅管e、b极间电压大于0.7V,而导通工作。
这种情况下也可以使用硅光电池组,如图4(c)所示。
半导体光电元件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器。
硅光敏二极管通过集成运放可得到较大输出幅度,如图4(a)所示。
当光照产生的光电流为时,输出图 4电压为了保证光敏二极管处于反向偏置,在它的正极要加一个负电压。
图4(b)给出硅光电池的光电转换电路,由于光电池的短路电流和光照成线性关系,因此将它接在运放的正、反相输入端之间,利用这两端电位差接近于零的特点,可以得到较好的效果。
在图中所示条件下,输出电压。
由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。
模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系。
模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档)三大类。
所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上,如测液体、气体透明度和混浊度的光电比色计等;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上,如光电比色温度计和光照度计等;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关,如振动测量、工件尺寸测量;而在脉冲式光电传感器中在这种传感器中,光电元件接受的光信号是断续变化的,因此光电元件处于开关工作状态,它输出的光电流通常是只有两种稳定状态的脉冲形式的信号,多用于光电计数和光电式转速测量等场合。
光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。
因此在许多应用场合,光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。
2.2 光电效应光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大是,电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应。
光电效应又可分为外光电效应和内光电效应,外光电效应由爱因斯坦光电效应方程描述:hv=1/2*mv02。
式中hv为光子具有能量,h为普朗克常数,v为光频率。
m为电子质量,v0为电子逸出速度。
当光子能量等于或大于逸出功时才能产生外光电效应。
因此每一种物体都有一个对应于光电效应的光频极限。
2.3 光电传感器的发展状况1839年 A.E.贝可勒尔发现当光线落在浸没于电介液中的两个金属电极上,它们之间就产生电势,后来称这种现象为光生伏特效应。
1873年W.史密斯和Ch.梅伊发现硒的光电导效应。
1887年H.R.赫兹发现外光电效应[2]。
基于外光电效应的光电管和光电倍增管属真空电子管或离子管器件,曾在50~60年代广泛应用,直到目前仍在某些场合继续使用。
虽然早在1919年T.W.凯斯就已取得硫化铊光导探测器的专利权[3],但半导体光敏元件却是在60年代以后随着半导体技术的发展而开始迅速发展的。
在此期间各种光电材料都得到了全面的研究和广泛的应用。
它们的结构有单晶和多晶薄膜的,也有非晶的,它们的成分有元素半导体的和化合物半导体的,也有多元混晶的。
其中最重要的两种是硅和碲镉汞。
硅的原料丰富,工艺成熟,是制造从近红外到紫外波段光电器件的优良材料。
碲镉汞是碲化汞和碲化镉的混晶,是优良的红外光敏材料。
通过对光电效应和器件原理的研究已发展了多种光电器件(如光敏电阻、光电二极管、光电三极管、场效应光电管、雪崩光电二极管、电荷耦合器件等)适用于不同的场合。
光电式传感器的制造工艺也随薄膜工艺、平面工艺和大规模集成电路技术的发展而达到很高的水平,并使产品的成本大为降低。
被称为新一代摄像器件的聚焦平面集成光敏阵列正在取代传统的扫描摄像系统。
光电式传感器的最新发展方向是采用有机化学汽相沉积、分子束外延、单分子膜生长等新技术和异质结等新工艺。
光电式传感器的应用领域已扩大到纺织、造纸、印刷、医疗、环境保护等领域。
在红外探测、辐射测量、光纤通信,自动控制等传统应用领域的研究也有新发展[4]。
例如,硅光电二极管自校准技术的提出为光辐射的绝对测量提供了一种很有前途的新方法[5]。
2.4 光电传感器的分类光电元件有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、发光二极管(LED)、光电倍增管、光电池、光电耦合器件等。
由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质,光电式传感器可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器;模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法又可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻挡)三大类。
2.5 光电传感器的应用2.5.1 光电传感器的应用特点光电传感器的应用特点有:①检测距离长。
②对检测物体的限制少。
③响应时间短。
④分辨率高。
能通过高级设计使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。
也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
⑤可实现非接触的检测。
可无机械接触地检测物体,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。
因此,传感器能长期使用。
⑥可实现颜色判别。
通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。
利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。
⑦便于调整。
在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。
2.5.2 光电传感器的应用实例2.5.2.1 测量工件表面的缺陷用光电传感器测量工件表面缺陷的工作原理如图1 所示,激光管1发出的光束经过透镜2和3变为平行光束,再由透镜4把平行光束聚焦在工件7的表面上,形成宽约0.1mm 的细长光带。
光栏5用于控制光通量。
如果工件表面有缺陷( 粗糙、裂纹等) ,则会引起光束偏转或散射,这些光被硅光电池6接收,即可转换成电信号输出[6]。
2.5.2.2 测量转速将转速变换成光通量的变化,再经过光电元件转换成电量的变化即可得到转速。
如右图所示。
被测转轴上装有调制盘(带孔或带齿的圆盘),调制盘的一边设置光源,另一边设置光电元件。
调制盘随轴转动,当光线通过小孔或齿缝时,光电元件就产生一个电脉冲。
转轴连续转动,光电元件就输出一列与转速及调制盘上的孔(或齿)数成正比的电脉冲数。
在孔(或齿)数一定时,脉冲数就和转速成正比。
电脉冲输入测量电后经放大整形,再送入频率计计数显示。
如果调制盘上的孔(或齿)数为Z,测量电路计数时间为T秒,被测转速为n(r/min),则此时得到的计数值N 为N =nZT/60其中,ZT一般取60×10m(m=0,1,2,3…)。
如图2所示为用光电传感器测量转速的工作原理。
在电动机的旋转轴上涂上黑白两种颜色,当电动机转动时,反射光与不反射光交替出现,光电元件1相应地间断接收光的反射信号,并输出间断的电信号,再经放大器及整形电路2放大整形输出方波信号,最后由电子数字显示器输出电机的转速[7]。
2.5.2.3 烟尘浊度连续检测仪如图3所示为吸收式烟尘浊度检测仪框图。
白炽平行光源通过烟筒由光检测器接收,转换成随浊度变化的相应电信号,运算放大器接收此信号,当运算放大器输出的浊度信号超出规定值时,多谐振荡器工作,其信号经放大推动喇叭发出报警信号[8]。