光电传感器应用论文
机械工程中的光电传感器研究与应用

机械工程中的光电传感器研究与应用光电传感器是机械工程中一项重要的技术,它通过光电效应将光能转化为电能,从而实现对物体的检测和测量。
光电传感器具有灵敏度高、响应速度快、使用寿命长等特点,广泛应用于机械工程领域。
本文将从光电传感器的原理、研究进展以及应用案例等方面进行论述。
一、光电传感器的原理光电传感器的工作原理基于光电效应,主要包括光电发射效应和光电导效应。
光电发射效应指的是在光照条件下,光电传感器中的光敏材料被激发后,会发射出电子;光电导效应则是指在光照条件下,光电传感器中的光敏材料表面电导性会随着光强变化而发生变化。
二、光电传感器的研究进展随着科技的发展,光电传感器的研究也日益深入。
近年来,学者们针对光电传感器的性能进行了不断改进。
例如,有研究人员提出了一种基于纳米结构的光电传感器,通过在光敏材料表面制备纳米结构,使其在光照条件下具有较高的敏感度和响应速度。
另外,还有学者提出了一种基于谐振器结构的光电传感器,通过谐振器的共振效应实现对光信号的精确检测和测量。
这些研究成果为光电传感器的应用提供了更多的可能性。
三、光电传感器在机械工程中的应用光电传感器在机械工程中有着广泛的应用。
首先,光电传感器可以用于物体的检测和测量。
例如,在自动化生产线上,可以使用光电传感器实时检测物体的位置和形状,从而准确地控制机械装置的运行。
此外,光电传感器还可用于测量物体的速度和位移等参数,广泛应用于机械设备的精密控制和监测。
另外,光电传感器在机械工程中还可以用于安全检测。
例如,在一些危险工作环境中,可以使用光电传感器来监测人员的位置和动作,及时发出警报并采取安全措施。
此外,光电传感器还可用于控制机械设备的运行状态,实现对机械设备的智能化管理和控制。
值得一提的是,光电传感器还在机械工程领域中的高精度测量中发挥着重要作用。
例如,在精密加工和装配过程中,可以使用光电传感器实时测量物体的尺寸和形状,从而有效地控制加工和装配的精度。
光电传感器在自动化控制系统中的应用研究

光电传感器在自动化控制系统中的应用研究摘要光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的装置,广泛应用于自动化控制系统中。
本文将从以下几个方面探讨光电传感器的应用研究:光电传感器的原理及分类、光电传感器的应用案例、光电传感器在自动化控制系统中的优势以及光电传感器的未来发展趋势。
1. 光电传感器的原理及分类光电传感器根据其工作原理可以分为反射式、散射式以及穿透式。
反射式光电传感器通过发射器发射光束,然后由接收器接收反射回来的光束,并判断目标物体是否存在;散射式光电传感器则通过发射器发出光束,当被检测物体与光束相交时,接收器能够检测到光的改变,从而判断物体是否存在;穿透式光电传感器则将发射器和接收器分别放置在物体的两侧,当物体通过时,光束被中断,接收器能够检测到信号的改变。
根据工作范围和检测原理的不同,光电传感器还可以分为近距离光电传感器、远距离光电传感器、色标光电传感器等。
2. 光电传感器的应用案例光电传感器在自动化控制系统中有着广泛的应用。
例如,在自动包装生产线上,光电传感器可以通过感应物体的存在或缺失,实现自动包装机械的精确控制与调整,从而提高生产效率和产品质量。
再比如,在智能门禁系统中,光电传感器可以检测门的开闭状态,实现对门禁的自动控制与管理。
此外,光电传感器还被广泛应用于自动机械设备、工业自动化、电子仪器仪表、医疗设备等领域,为自动化生产和智能化系统提供了可靠的控制手段。
3. 光电传感器在自动化控制系统中的优势光电传感器在自动化控制系统中具有以下几个优势。
首先,光电传感器的响应速度快,能够实时感知物体的存在与否,对于高速加工和生产线上的控制要求十分适用。
其次,光电传感器对于检测的距离范围广,能够满足不同场景下的控制需求。
再次,光电传感器具有较高的检测精度和可靠性,可以对微小的物体进行探测和判断。
最后,光电传感器具有较长的使用寿命和抗干扰能力,能够适应各种恶劣的工作环境。
4. 光电传感器的未来发展趋势光电传感器作为自动化控制系统的关键组成部分,其未来发展趋势将继续朝着高精度、高速度、高稳定性的方向发展。
光电传感器在汽车技术中的应用 毕业论文

光电传感器在汽车技术中的应用Photoelectric sensor in automotive technology and Application摘要: 光电传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化,然后,借助光电元件把光信号转换成电信号来实现控制。
如光电开关、光感电阻、光感二极管、光电池、光纤等。
光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛,它是采用光电元件作为检测元件的传感器,具有反应快、精度高、非接触等优点,而且可测参数多,结构简单,形式灵活多样。
本文列举了光电传感器技术在一些领域里的应用。
并阐述了当前传感器技术的发展现状以及发展趋势。
关键词:光电效应光电器件常见故障检测控制发展趋势Photoelectric sensors in automotive applicationAbstract:A photoelectric sensor is measured change is converted into optical signal changes, and then, with the aid of photoelectric element to convert optical signals into electrical signals to control. Such as a photoelectric switch, light resistance, light diode, light battery, such as fiber. Photoelectric sensor in test and control field is widely used, it is used as a photoelectric element detection sensor, a quick reaction, high precision, non-contact and other advantages, and can measure many parameters, and has the advantages of simple structure, flexible and diverse forms. This article lists the photoelectric sensor technology in some fields of application. Elaborated the current sensor technology development status and trend of development.Keywords:Photoelectric effect Optoelectronic devices Common faultDetection and control Development trend目录绪论 (9)汽车作为现代人类社会的交通工具,汽车在人类社会的政治、经济、社会生活各个领域已占据相当重要的地位,为人类经济的发展和社会的进步做出了巨大的贡献,汽车已成为人类文明与进步的象征和标志之一。
传感器的原理及其应用论文范文

传感器的原理及其应用1. 介绍本文将介绍传感器的原理和其在各个领域的应用。
传感器是一种用于检测和测量环境中各种物理量的设备。
它们广泛应用于工业、医疗、环境保护、军事等领域。
本文将首先介绍传感器的工作原理,然后详细讨论传感器在不同领域的应用。
2. 传感器的工作原理传感器的工作原理基于各种物理现象,如光电效应、热敏效应、压电效应等。
以下是几种常见的传感器工作原理:2.1 光电传感器光电传感器利用光电效应测量光的强度和特性。
当光照射到光电传感器上时,光会激发光电元件内的电子,产生电流。
通过测量电流的大小,可以得知光的强度和特性。
光电传感器广泛应用于自动化控制、安防和光通信等领域。
2.2 温度传感器温度传感器根据物质的热敏性质来测量温度。
常见的温度传感器包括热电偶和热电阻。
热电偶利用两种不同金属的电极在不同温度下产生电势差,从而测量温度。
热电阻则根据电阻值随温度变化的特性来测量温度。
温度传感器广泛应用于气象、工业过程控制和家用电器等领域。
2.3 压力传感器压力传感器用于测量压力的大小。
它们通过将压力转化为力或位移,再测量这些参数来得知压力。
常见的压力传感器包括电阻应变式传感器和压电传感器。
电阻应变式传感器根据压力引起的电阻变化来测量压力。
压电传感器则利用压电效应,将压力转化为电荷来测量压力。
压力传感器广泛应用于工业自动化、汽车、航空航天等领域。
2.4 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度。
常见的气体传感器包括气敏传感器和红外线传感器。
气敏传感器基于物质与气体之间的化学反应来测量气体浓度。
红外线传感器利用气体对红外线的吸收特性来测量气体浓度。
气体传感器广泛应用于空气质量监测、工业过程控制和燃气检测等领域。
3. 传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个领域中传感器的应用示例:3.1 工业控制在工业控制中,传感器被用于监测和控制生产过程中的各种参数。
例如,温度传感器可用于监测设备和物料的温度,以确保生产过程的稳定性。
浅析光电传感器在自动控制系统中的应用

浅析光电传感器在自动控制系统中的应用【摘要】光电传感器在自动控制系统中起着至关重要的作用,本文从光电传感器的工作原理、种类、应用案例、优势以及未来发展趋势等方面进行了分析和探讨。
光电传感器通过光电效应来实现物体的检测和测量,包括接近传感器、对射传感器等不同种类。
在自动控制系统中,光电传感器广泛应用于工业生产线、自动化设备等领域,具有快速、精确和稳定的特点,为自动化控制系统提供了可靠的数据支持。
未来,光电传感器的发展趋势将更趋向于智能化、多功能化和高性能化,应用前景广阔。
市场需求也将不断增长,技术不断创新,光电传感器行业有着广阔的发展前景。
通过对光电传感器技术的持续研究和探索,必将推动自动控制系统的不断发展和进步。
【关键词】光电传感器, 自动控制系统, 应用案例, 工作原理, 种类, 优势, 未来发展趋势, 应用前景, 市场前景, 技术展望1. 引言1.1 概述光电传感器光电传感器是一种能够将光能转换成电信号的传感器,其在自动化控制系统中扮演着至关重要的角色。
通过监测光的强度、颜色、位置等参数,光电传感器能够实现对物体的检测、测距、计数等功能,广泛应用于工业生产、机器人控制、安防监控等领域。
光电传感器的工作原理是利用光电效应或光学原理。
当有光照射到光电传感器上时,光电传感器会产生电信号,通过测量这些信号的强度或其他特征,可以判断物体的位置、形状、颜色等信息。
根据不同的工作原理和应用需求,光电传感器可以分为光电开关、光电传感器阵列、光电编码器等不同种类。
光电传感器在自动控制系统中的重要性不言而喻。
它能够快速、准确地检测物体的存在与否,实现自动化控制系统对物体的精准操控,提高生产效率,降低人力成本。
光电传感器的应用案例丰富多样,例如在流水线上实现物体的分拣、在机器视觉系统中实现物体的识别等。
光电传感器在自动控制系统中扮演着不可或缺的角色,其应用前景广阔,市场需求稳定增长。
随着技术不断发展,光电传感器未来将更加智能化、多样化,为自动化控制系统带来更多便利和创新。
光电传感器原理及应用的探讨论文

光电传感器原理及应用的探讨论文摘要在科学技术高度发展的现代社会中,我们主要依靠检测技术获取、筛选和传输信息来实现自动控制。
光电传感器本身具有反应快、精度高、可靠性高等优点,而且其在测量速度方面较快,所以在自动测量领域中得到了广泛的应用。
本文主要针对光电传感器的原理以及其应用等相关问题进行简要探讨。
关键词光电效应;外光电效应;内光电效应;光电子在社会和经济快速发展的背景下,信息技术获得了广泛的应用,并在现代社会中发挥着重要的作用。
很多人在得到资料后通过一系列科学的分析,加工,处理,才能正确认识和把握规律,促进科技工艺的发展。
通过对信息的自动采集和过滤,获取有效的控制信息,可以提升企业的竞争力。
光电子和微电子技术的有效结合,形成了新的光电传感信息技术,这一技术的应用,使精度更高,响应速度更快,是具有高可靠性和高精确度的光电传感器,并且能对表格进行更灵活的测量,在自动检测技术当中得到了非常广泛的应用。
光电传感器的应用可以实现对光学部件的有效检测。
1 光电效应理论基础光电效应分为外部和内部光电效应光电效应。
外部光电效应指的是表面电子的某些对象的光照射发生逃逸的现象,也称为电光效应以外光电子效应。
基于在光电元件上具有光电管,光电倍增管等光学效应的外部光电效应是指光对下一个对象造成影响时,原子的内部电子被释放,但这些电子不会发生表面的逃逸现象,而是仍保持在所述主体的内部,从而使所述被摄体的变化的电阻率或产生电动势。
主要包括光敏电阻器,光电二极管,光电池等光电元件。
在光电材料的光,电子材料吸收能量,如果电子的表面能吸收足够的,电子将克服逃逸的束缚到空间,这是光电效应以外的外表面。
因此,如果光电子逃逸面中,w不同的材料具有不同的功函数,入射光具有一定的频率限制,并且仅当入射光的频率大于该频率的限制,将已光电子,否则力度不大,也不会有光电子,这个频率所具有的上限我们一般把它称为“红色极限”。
而光在电效应当中,价带与正常情况下的那些半导体材料之间所具有的带隙能量间隔在导带之间,价带电子不会自发如果通过转换到导带,使得导电半导体材料少得多的导电,但是,以某种方式与价带电子提供能量,它可以被激发到导带,形成一个载体,增加的方式的导电性时,光对于入射光的能量的激励。
光传感器的原理和应用论文

光传感器的原理和应用引言光传感器是一种能够将光信号转换为电信号的设备。
它可以利用光元件的特性来测量光的强度、频率、波长以及能量等参数。
随着科技的不断发展,光传感器在各个领域中得到了广泛的应用,如环境监测、光通信、机器视觉等。
本文将介绍光传感器的原理和应用。
光传感器的原理光传感器的原理基于光电效应和半导体光电器件的工作原理。
光电效应是指当光照射到材料表面时,会引起材料中的束缚电子跃迁到导带中,并产生电流。
常见的光电效应包括光致发光效应、光电效应和光致发热效应。
光电器件是实现光传感器的关键部件,常用的光电器件包括光敏电阻、光敏二极管、光电二极管、光电晶体管和光电三极管等。
这些器件根据其材料、结构和工作原理的不同,可以实现不同的光测量功能。
光传感器的应用光传感器在许多领域中得到了广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域:1. 环境监测光传感器可以用于环境监测,如测量光照强度、紫外线辐射、空气质量等。
通过实时监测这些参数,可以有效地改善人们的生活环境。
•监测室内光照强度,调节照明设备的亮度,提高能源利用效率。
•监测紫外线辐射,保护人们的皮肤免受紫外线伤害。
•监测空气质量,及时发现并解决空气污染问题。
2. 光通信光传感器在光通信领域中起着重要的作用。
光通信是通过光传感器将信息转换为光信号,通过光纤进行传输和接收。
与传统的电信号传输相比,光通信具有更高的传输速率、更低的信号衰减和更远的传输距离等优点。
•光传感器接收光信号,并将其转换为电信号,用于光通信系统的接收端。
•光传感器可以在光通信系统中用于光信号的发射和接收,实现高速的数据传输。
3. 机器视觉光传感器在机器视觉领域中起着关键的作用。
机器视觉是通过光传感器获取图像信息,并对图像进行分析和处理,达到目标检测、图像识别和图像处理等目的。
•光传感器可以用于机器视觉系统的图像采集,获取目标的图像信息。
•光传感器可以将光信号转换为电信号,并通过图像处理算法进行图像分析和处理。
光电式传感器应用论文

光电式传感器应用论文光电式传感器应用专业:1011电子信息工程学号:2010111165姓名:黄健光电式传感器应用摘要:随着科技的发展,人类越来越注重信息和自动化,在日常的生产学习过程中,人们常常要进行自动筛选、自动传送,而为了实现这些,光电传感发挥了不可磨灭的作用。
光敬传感器的物理基础是光电效应,即光敬材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。
一、传感器简介1•传感器的定义及分类能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置叫做传感器,通常山敬感元件和转换元件组成。
传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应);它们的用途;它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。
按照其用途,传感器可分类为:压力敬和力敬传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敬传感器等;按照其原理,传感器可分类为:振动传感器、湿敬传感器、磁敬传感器、气敬传感器真空度传感器、生物传感器等。
2.传感器的作用新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。
在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
如今,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、其至文物保护等等极其之泛的领域。
可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,儿乎每一个现代化项LI,都离不开各种各样的传感器。
二、光电式传感器简介1•光电式传感器概述光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。
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。
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光电传感器概况:在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。
由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。
这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。
现代电测技术日趋成熟,由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点,已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。
然而电测法容易受到干扰,在交流测量时,频率响应不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求,在激光技术迅速发展的今天,已经能够解决上述的问题。
磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。
激光,是本世纪60年代初迅速发展起来的又一新技术,它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。
由于以往普通光源单色度低,故很多重要的应用受到限制,而激光的出现,使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。
现在,利用激光已经制成了许多传感器,解决了许多以前不能解决的技术难题,使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。
比如说用激光制成的光导纤维传感器,能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。
在实测地点,不必电源供电,这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用,也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。
磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。
当一束偏振光通过介质时,若在光束传播方向存在着一个外磁场,那么光通过偏振面将旋转一个角度,这就是磁光效应。
也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。
在特定的试验装置下,偏转的角度和输出的光强成正比,通过输出光照射激光二极管LD,就可以获得数字化的光强,用来测量特定的物理量。
正文一、工作原理光电效应光电效应一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。
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根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v 为光波频率,h 为普朗克常数,h =6.63*10-34 J/HZ),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。
假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。
根据能量守恒定律:式中,m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,A 微电子所做的功。
由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A 。
由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率限称为“红限”。
相应的波长为 式中,c 为光速,A 为逸出功。
光电元件及特性根据外光电元件制造的光电元件有光电子,充气光电管和光电倍曾管。
1.光电管 光电管的种类繁多,典型的产品有真空光电管和充气光电管,光它的外形和结构如图1所示,半圆筒形金属片制成的阴极K 和位于阴极轴心的金属丝制成的阳极A 封装在抽成真空的玻壳内,当入射光照射在阴极上时,单个光子就把它的全部能量传递给阴极材料中的一个自由电子,从而使自由电子的能量增加h 。
当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功A 时,它就可以克服金属表面束缚而逸出,形成电子发射。
这种电子称为光电子,光电子逸出金属表面后的初始动能为2)21(mv光电管正常工作时,阳极电位高于阴极,如图2所示。
在人射光频率大于“红限”的前提下,从阴极表面逸出的光电子被具有正电位的阳极所吸引,在光电管内形成空间电子流,称为光电流。
此时若光强增大,轰击阴极的光子数增多,单位时间内发射的光电子数也就增多,光电流变大。
在图2所示的电路中,电流和电阻只上的电压降就和光强成函数关系,从而实现光电转换。
当光线照射到光电阴极K 上时,电子从阴极表面逸出,并被光电阳极的正电厂吸收,外电路产生电流I ,在负载电阻 L R 上的电压0U 光电管的光电特性如图3 所示,从图中可知,在光通量不太大时,光电特性基本是一条直线。
A -h m 212νν=AhcK =λ2.光电倍曾管 由于真空光电管的灵敏度低,因此人们研制了具有放大光电流能力的光电倍增管。
图4是光电倍增管结构示意图。
从图中可以看到光电倍增管也有一个阴极K 和一个阳极A ,与光电管不同的是在它的阴极和阳极间设置了若干个二次发射电极,D1、D2、D3…它们称为第一倍增电极、第二倍增电极、…,倍增电极通常为10~15级。
光电倍增管工作时,相邻电极之间保持一定电位差,其中阴极电位最低,各倍增电极电位逐级升高,阳极电位最高。
当入射光照射阴极K 时,从阴极逸出的光电子被第一倍增电极D1加速,以高速轰击D1 ,引起二次电子发射,一个入射的光电子可以产生多个二次电子, D1发射出的二次电子又被D1、D2问的电场加速,射向D2并再次产生二次电子发射……,这样逐级产生的二次电子发射,使电子数量迅速增加,这些电子最后到达阳极,形成较大的阳极电流。
若倍增电极有n 级,各级的倍增率为σ ,则光电倍增管的倍增率可以认为是σN ,因此,光电倍增管有极高的灵敏度。
在输出电流小于1mA 的情况下,它的光电特性在很宽的范围内具有良好的线性关系。
光电倍增管的这个特点,使它多用于微光测量。
3、光敏电阻 光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。
在半导体光敏材料的两端装上电极引线,将其封在带有透明窗的管壳里就构成了光敏电阻。
光敏电阻的特性和参数如下:1)暗电阻 光敏电阻置于室温、全暗条件下的稳定电阻值称为暗电阻,此时流过电阻的电流称为暗电流。
2)亮电阻 光敏电阻置于室温和一定光照条件下测得稳定电阻值称为亮电阻,此时流过电阻的电流称为亮电流。
图1光电光结构示意图 图2光电管测量电路 图3光电管的光电特性 图4光电倍增结构示意图4、伏安特性光敏电阻两端所加的电压和流过光敏电阻的电流间的关系称为伏安特性,如图5所示。
从图中可知,伏安特性近似直线,但使用时应限制光敏电阻两端的电压,以免超过虚线所示的功耗区。
图5光敏电阻的伏安特性5、光电特性光敏电阻两极间电压固定不变时,光照度与亮电流间的关系称为光电特性。
光敏电阻的光电特性呈非线性,这是光敏电阻的主要缺点之一。
光电传感器光电传感器是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6,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.图7光电传感器是一种依靠被测物与光电元件和光源之间的关系,来达到测量目的的,因此光电传感器的光源扮演着很重要的角色,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:1、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。
2、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。
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9所示。
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9(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9(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10(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11(a)所示。
当光照产生的光电流为时,输出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11(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。
四、光电传感器的应用1. 火焰探测报警器图 8 - 23 是采用硫化铅光敏电阻为探测元件的火焰探测器电路图。
硫化铅光敏电阻的暗电阻为1 MΩ,亮电阻为 0.2 MΩ(光照度 0.01 W/m2下测试的),峰值响应波长为2.2μm。
硫化铅光敏电阻处于V1管组成的恒压偏置电路,其偏置电压约为 6 V,电流约为 6μΑ。
V2管集电极电阻两端并联 68 μF的电容,可以抑制 100 Hz以上的高频,使其成为只有几十赫兹的窄带放大器。
V2、V3构成二级负反馈互补放大器,火焰的闪动信号经二级放大后送给中心控制站进行报警处理。
采用恒压偏置电路是为了在更换光敏电阻或长时间使用后,器件阻值的变化不致于影响输出信号的幅度,保证火焰报警器能长期稳定地工作。