光电式传感器
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。
光电式速度传感器的工作原理
光电式速度传感器的工作原理光电式速度传感器，这个名字听起来有点高大上，但其实它的工作原理简单得就像你吃泡面。
想象一下，阳光普照，万物复苏，咱们的传感器就像个“眼睛”，专门用来“看”东西的运动。
它的核心其实是一些光源和光电探测器，光源发出的光线会照射到移动的物体上，哎，这个时候就开始有意思了。
光线一照到物体，反射回来，探测器就能捕捉到这道反射光。
嘿，这就像是小朋友在玩“捉迷藏”，一旦被找到，立马就能报告“我找到你了！”。
光电式速度传感器的运作可不止这点。
你知道吗，传感器里的光源通常是激光或者LED，激光嘛，精准得很，能把光线聚焦得像针一样细，简直就是“光的特种兵”。
而那些光电探测器就好比“侦察兵”，专门负责监测光线的强弱变化。
一旦物体开始移动，光线被遮挡或者反射的强度变化就会被探测到。
说白了，它就是在为我们提供一个“快照”，记录下物体移动的速度。
想想看，车子在高速公路上飞驰，传感器就像个勤快的小蜜蜂，忙着记录车速，一旦有变化，它马上就能捕捉到。
这种传感器的反应速度真是快得惊人，几乎像闪电一样，轻松应对高速运动的物体。
就拿赛车来说吧，咱们的光电式速度传感器能在一瞬间就告诉车手现在的速度是多少。
试想一下，赛车手正紧张地比赛，忽然传感器“嗖”地一下，给出一个精准的速度值，这可比看天气预报准多了。
用它来做测速，简直是如虎添翼，既安全又高效。
光电式速度传感器的应用范围可广泛了，除了赛车，还有工厂的流水线、物流仓库，甚至交通监控系统都有它的身影。
想象一下，物流中心的传送带上，包裹们像小子弹一样飞驰而过，传感器忙得不可开交，确保每一个包裹都能准确无误地到达目的地，真是科技改变生活，效率倍增啊。
像任何技术一样，光电式速度传感器也有它的小脾气。
环境光的变化会影响它的表现，就像人心情不好的时候工作效率低一样。
太强的阳光或者杂乱的光线都可能让它搞不清楚状况。
不过，别担心，现在的科技日新月异，很多新型的传感器都能克服这些小麻烦，像升级版的“战斗机”，更加强大，适应性更强。
《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
传感器原理与应用—光电式
(a)原理 图3.83 光平面位置检测器
(b)结构
新型光电器件
二． 三． 四．
固态图像传感器（solid image sensor ） 图像传感器是电荷转移器件与光敏阵列元件集为一体构成的，具有自扫描功能的摄像器件。
图像传感器从功能上说，它是一个能把受光面的光像分成许多小单元(称为像元)，并将它们转换成电 信号，然后顺序地输送出去的器件。
致发光光源和激光光源。
一． 光源
光电传感器的组成
1. 热辐射光源 2. 利用物体升温产生光辐射的原理制成的光源称为热辐射光源。例如钨丝白炽灯和卤钨灯。 3. 特点：光谱线较丰富，包含可见光与红外光；发光效率低；发热大；寿命短；易碎，电压高，使用
有一定的危险。 4. 气体放电光源 5. 电流通过置于气体中的两个电极时，两电极之间会放电发光，利用这种原理制成的光源称为气体放
(5) 峰值探测率 (6) 峰值探测率是表征光电器件噪声水平的性能参数。
1
A f
D*
☻ 探测器件的性能常用峰值探测率D*表征，D*值大，
PNE / A f
PNE
噪声等效功率小，光电器件性能好。
A 光敏器件的有效光敏面 积
f 探测系数带宽
光电传感器的组成
二． 光电器件
2.
光电器件的性能参数
(5) 温度特性
新型光电器件
二． 三．
固态图像传感器（ solid image sensor ） 从构造上说，图像传感器是一种小型固态集成元件，其核心是电荷转移器件(Charge Transfer Device，CTD)，其中最常用的是电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)。CCD由阵列式 排列在衬底上的金属-氧化物-硅(Metal Oxide Semi-Conductor，简称MOS)电容器组成，它具有 光生电荷、积蓄和转移电荷的功能。
光电式位置传感器的工作原理
光电式位置传感器的工作原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠光电式位置传感器的工作原理，这玩意儿可神奇啦！你看啊，光电式位置传感器就像是一个特别敏锐的小侦探。
它主要由光源、光学通路和光电元件这几个部分组成。
这就好比是一个小团队，光源就是那个闪闪发光的小太阳，不断发出光芒；光学通路呢，就像是一条专门的通道，让光能够顺利地跑过去；而光电元件呀，那就是最后的大功臣，负责接收和处理光信号。
想象一下，光源发出的光就像一道道神奇的光线箭，沿着光学通路直直地射出去。
当有个物体出现在这条光路上时，嘿，这光可就被挡住啦！就好像你在路上走，突然有个大柱子挡住了你的去路一样。
这时候光电元件就会察觉到光的变化，就像是它感觉到了有人在捣乱。
光电元件可机灵着呢，它能迅速做出反应，把光信号变成电信号。
这就好比是把一种语言翻译成另一种语言，让我们能更好地理解。
然后呢，通过对这些电信号的分析，我们就能知道物体的位置啦！是不是很厉害？比如说，在一些自动化生产线上，光电式位置传感器就大显身手啦。
它能准确地检测到产品的位置，然后告诉机器该怎么操作，就像一个聪明的指挥家，让一切都有条不紊地进行着。
要是没有它，那生产可不得乱套啦！再比如说，在我们的日常生活中，有些打印机里也用到了光电式位置传感器呢。
它能确保纸张走在正确的位置上，这样打印出来的东西才不会歪七扭八的呀。
光电式位置传感器工作起来那叫一个兢兢业业，它时刻都在保持警惕，随时准备为我们服务。
它就像我们身边的一个默默守护的小天使，虽然我们可能平时不太注意到它，但它却一直在发挥着重要的作用。
所以啊，可别小看了这小小的光电式位置传感器，它可是有着大大的能量呢！它让我们的生活变得更加智能、更加便捷。
难道不是吗？大家说，它是不是很了不起呀！。
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。
光电式传感器的结构和功能
光电式传感器的结构和功能光电式传感器是一种常用的传感器，它利用光电效应将光信号转化为电信号，从而实现对光照强度的检测和测量。
该传感器的结构和功能十分重要，下面我将为您详细介绍。
一、结构光电式传感器主要由发光器、接收器、滤波器和输出电路等组成。
1. 发光器：发光器通常由发光二极管（LED）组成，它能够将电能转化为光能。
当电流通过LED时，LED会发出特定波长的光线，这些光线被用于照射待测物体。
2. 接收器：接收器通常由光敏电阻或光敏二极管（光电二极管）组成，它能够将光能转化为电能。
当接收器接收到照射物体反射回来的光线时，光敏元件会产生对应的电压或电流信号。
3. 滤波器：滤波器的作用是将非目标波长的光线滤除，只保留目标波长的光线。
通过选择合适的滤波器，可以提高光电式传感器的灵敏度和准确度。
4. 输出电路：输出电路负责将接收到的电信号进行放大、滤波和转换，最终输出一个与光照强度相关的电信号。
这个信号可以被连接到其他电路或设备中进行进一步的处理或控制。
二、功能光电式传感器具有广泛的应用，其功能主要体现在以下几个方面：1. 光照检测：光电式传感器能够检测环境中的光照强度，根据光照强度的变化来判断是否需要进行照明或调节照明强度。
2. 物体检测：通过测量物体反射的光线强度，光电式传感器能够实现对物体的检测。
例如，在自动门控制系统中，光电式传感器可以检测到人或物体的到来，从而触发门的开启或关闭。
3. 颜色识别：光电式传感器可以根据物体反射的光线波长来识别物体的颜色。
这在工业自动化和机器人领域有着重要的应用。
4. 位置测量：光电式传感器可以通过测量物体反射光线的强度来判断物体的位置。
这在自动化控制和机器人导航中具有重要意义。
总结：光电式传感器的结构和功能使其成为现代工业和生活中不可或缺的重要设备。
它能够准确地检测和测量光照强度，并根据需要进行相应的控制和处理。
光电式传感器的应用范围广泛，例如照明系统、自动控制和机器人领域等，为人们的生活带来了便利和高效。
光电式传感器-PPT课件
光敏电阻的光谱特性 。
100
Sr 灵敏度 (%)
80 60 40 20 0 硫化镉 1.5 3 硫化铅 硫化铊
光电流 I
mA
波 长 （ A）
2019/3/16
18
100
灵敏度 S ( %)
硫化铅
光敏电阻的频率特性
8 0 6 0 4 0 2 0 0 10 100
硫化镉
1000
10000
频 率 （ H z）
光电管
6
9.1.2 外光电效应器件
光电管的伏安特性曲线
I (A)
4 3
0 . 1 lm
0 .0 5 lm
2
0 .0 2 lm
1 0 20 40 60 80 100
U A（ V ）
7
9.1.2 外光电效应器件
光电管的光照特性
光电流 I ( A)
16 12 8 4 0 0.2 0.4
2
9.1 光电传感器
9.1.1 光电效应
所谓光电效应是指在光的照射下一些金 属、金属氧化物或半导体材料释放电子 的现象。 光子是具有一定能量的微粒，是以光速 运动的粒子流。每一个光子都具有一定 的能量，它的能量大小E与其频率 成正 比。
Eh hc
3
9.1.1 光电效应
光电效应分为内光电效应和外光电效应。当 物体在光的作用下所释放的电子没有逸出物 体表面，而只在物体的内部运动并使物体的 电学特性发生变化的现象叫做内光电效应， 内光电效应多产生于半导体材料内。 当物体在光的作用下使物体中的电子从物体 表面逸出的现象，叫做外光电效应，外光电 效应多发生于金属或金属氧化物内。
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上图: 光敏电阻的原理结构。
5. 光电传感器应用实例
安全光幕主要用于对人的
手指、手掌或手臂的安全
防护。（见图1）
图1
使用安全光栅或安全 光电开关进行安全防 护（见图2）。
图2
7.被测物体反射光通量的光电传感器应用实例
注意事项
1、通电前务必检查所用电源是否符合DC1224V±10%，最高不超过40V，否则有可能损坏光 电开关。
2、为保证高稳定性检测，要保证做到两点：一是 检测距离符合规定的额定检距，如检距为 12±2mm的，在安装时就必须使检距为12mm， 这样就使开关能有上下4mm的防振动稳定区，而 在检距为10mm时，其上下防振动区就大大缩小。； 二是严格按操作步骤调节灵敏度。且每换不再包装 材料就应重新调节。
自带一个光源和一个光接 收装置，光源发出的光经 过待测物体的反射被光敏 元件接收，经过电路的处 理得到所需的信息。
漫反射式光电传感器
发射器的发射光照 在检测物体上，以 任意角度散射，接 收器接收到其中一 些光后触发开关， 即检测到物体。
槽型光电传感器 把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽 的两侧的槽形光电传感器。
反射式烟雾报警器：
如图1所示：
应用反射光通量原理的反
射式烟雾报警器， 其 灵 敏
度相对较高。 图2
图1
烟雾中的固体粒子对红外 光产生漫射，漫射光可达 光敏兰极管，随即有电信 号输出。
9. 对射式光电传感器
对射式是发射端发出 红光或红外，接收端接 收。有物体经过光线切 断，便输出信号。
镜反射式光电传感器
3、安装时应防止强光直射进光学镜头或采取适当 的遮光措施。
4、工作环境的温度、湿度、振动、冲击及其他有 腐蚀性气体，均可能影响光电开关的工作，请您注 意尽量排除这些影响。
5、平时注意保护光学镜头的清洁，安装时尽量避 免镜头竖立朝上，以减小灰尘。
操作方法
因定好光电开关，使检测距符合要求。根据你所用包装纸， 参照下面的光源选择指南表，确定开关光源(以绿色为例) 再根据您机械的需要决定输出方式的亮动或暗动。最后按 以下三步调节灵敏度(以下按输出亮动方式，包装约标志为 浅色、背影为深色为例)。
(1)移动包装纸，使投光点落在标记之后的背影区，将灵敏 度反向旋到底，然后顺时针慢慢旋转至指示灯恰好亮。记 住此时电位器位置(A点)。
(2)再移动包装纸，使投光点落在标记中央，此时指示灯亮， 然后逆时针方向缓缓旋动调节扭，直至指示灯恰好熄灭， 记住此时的旋扭位置(B点)。
(3)正确完成以上二步操作后，再将电位器扭旋定在A、B两 点的中间C位置即可，调节完毕。A、B两点距离越大，说 明色差比较大，检测越稳定。但A、B两点至少应有一格距 离，否则检测将不稳定。
选型列表
工作电源：10~30VDC ±10%，80mA 波纹<10%
引线及作用：“棕” 色线为+极电源输入 线；“蓝”色线为极电源输入线；“黑” 色线为常开输入线； “白”色线为常闭输 出线。“黑”，“白” 线作为色标传感器的 NPN型开关控输出， 使用时只需一根，另 一根应绝缘隔离。 （如右图）
光电管
结构与工作原理 ：
光电管是外光电效
应的器件，有真空光
电管和充气光电管两
类。
（光电管的结构）
真空光电管
充气光电管
3. 内光电效应
受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动 势的效应叫内光电效应。又可分为两大类。
●光电导效应
●光生伏特效应
原 理 示 意 图
原理示意图
应用： 光电池
光敏电阻
光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管，是内光电效应器件，
技术参数
完！
谢谢！
光纤式光电传感器
光纤式光电传感器的检 测原理。（如下图）
11.
光纤传感器
光纤传感器的基本工作原理是将来自光 源的光经过光纤送入调制器，经解调后， 获得被测参数。
光纤传感器在检测液位方面的应用。
UQG-Ⅱ型光纤液 位计是根据力平衡 原理测量储罐液位 的仪表。它由浮球、 光纤传感器、力平 衡传动机构、光电 变换器、光缆及智 能式数显表等所组 成。
BZJ-211色标传感器 说明书
主要特点
◆BZJ-211系列标志检测光电开关是通过其本身发出 之光源扫描在被检物表面上。因表面颜色的不同而 使反射回的光量不同，从而达到对颜色标记的识别。 ◆同轴光路设计，对高反射系数纸面（如铝箔等）适 应性更强。 ◆具有蓝、绿、红等多种光源可选，对分辨各种颜色 带来方便。 ◆光点细小、分辨率极高 ◆0.1-1ms的高响应速度。能适应各种包装机、制袋 机和印刷机械之控制需要。 ◆优异的内电路设计、抗各种电磁、杂光干扰，性能 优良、操作稳定、无误动作。 ◆具备灵敏调节旋扭、不须使用工具即可调节。
光纤传感器在检测温度方面的应用。
⒈干涉式光纤温度传感器 ⒉分布式光纤温度传感器
设计题一
可以通过安装三个 模拟量反射式光电 传感器在电容正确 位置上方，通过检 查三点相等垂直距 离检测位置是否正 确。
设计题三
在传送带上方安装传感器向下投射光幕，测 出牡蛎的尺寸，从而使不同的推料缸动作， 进行等级分类。
光电式传感器
光电式传感器是将光通量转换为电量的一种 传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光 电效应。1.外光电效应
在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称 为外光电效应，如光电管、光电倍增管就属于这类光 电器件。
能量公式：E=hv
式中：
h——普朗克常数，6.626×10 （J∙s）； υ——光的频率（s ）。