光电传感器的模拟量检测
光敏传感器
光电传感与测试技术包装112 郭剑 31106140421.概述电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化，早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚集射向接收器，接收器出电缆将这套装置接受到一个真空管放大器上，在金属圆管内有一个小的白炽灯做为光源，这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。
发光二极管最早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。
LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。
由于LED是固态的，所以它能延长传感器的使用寿命。
因而使用LED的光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。
不像白炽灯那样，LED抗震动冲击，并且没有灯丝。
另外，LED所发出的光只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。
（激光二极管除外，它与普通LED的原理相同，但能产生几倍的光能，并能达到更远的检测距离）LED能发射人眼看不到的红外光，也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
经过调制的LED 传感器能够以非常快的速度开关，开关速度可以达到KHz。
将接收器的放大器调制到发射器的调制频率，那么它就只能对以此频率振动的光信号进行发大。
它忽略了周围的光，只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应。
调制LED改进了光电传感器的设计，增大了检测距离，扩大了光束角度，并且具有相当快的响应速度。
光电传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。
它把光型号转换成为电信号，直接检测来自物体的辐射信息，也可以转换其它物理量成为光信号。
其主要的原理是光电效应。
当光照射到物质上的时候，物质上的电效应发生改变，这里的电效应宝库奥电子发射、电导率和电位电流等。
然后通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能，然后通过放大和去噪声处理就得到了所需要的输出信号。
光电式传感器原理与应用
光电式传感器原理与应用光电效应与光电器件一、光电效应光电效应可以分为以下三种类型：(1)外光电效应(2)光电导效应(3)光生伏特效应.(1)外光电效应在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电效应。
只有当光子能量大于逸出功时，即时，才有电子发射出来，即有光电效应，当光子的能量等于逸出功时，即时，逸出的电子初速度为0，此时光子的频率为该物质产生外光电效应的最低频率，称为红限频率。
利用外光电效应制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
(2)光电导效应.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。
.由于这里没有电子自物体向外发射，仅改变物体内部的电阻或电导，有时也称为内光电效应。
与外光电效应一样，要产生光电导效应，也要受到红限频率限制。
利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。
(3)光生伏特效应.在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效应。
.利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。
二、光电器件的特性(1)光电流光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
(2)暗电流光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
(3)光照特性当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为光照特性。
一般可表示为。
(4)光谱特性.当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系，称为光谱特性。
.光谱特性对选择光电器件和光源有重要意义，当光电器件的光谱特性与光源的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率也高。
在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。
(5)伏安特性在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的关系称为伏安特性。
传感器简介与分类
传感器简介与分类
传感器是指将非电学量转换为电学信号输出的设备，它具有广泛的应用领域，包括但不限于自动化控制、测试与测量、监测与诊断、生产与制造等。
传感器按照其测量物理量的性质可分为以下几类：
1. 光学传感器：通过光电元件或光学成像技术实现对光、热、电磁辐射等的测量。
2. 电磁传感器：主要测量电磁场的强度、磁感应强度等。
3. 声学传感器：一般应用于声压、声强、声速等的测量。
4. 热传感器：包括热电偶、热敏电阻等，能够测量物体的温度。
5. 机械量传感器：能够对压力、重量、力等机械量进行测量。
6. 流量传感器：用于测量气体或液体的流速、流量等。
7. 气体传感器：包括氧气传感器、二氧化碳传感器等，用于气体成分和浓度的检测。
传感器按照其转换方式可分为以下两类：
1. 模拟量传感器：输出模拟信号，其大小与测量量成比例。
如热电偶、电感、电容等。
2. 数字量传感器：输出数字信号，输出类型为离散的0/1信号或数字表示的模拟信号。
如光电开关、磁性编码器等。
以上是传感器的一些基本分类和简介，传感器的类型繁多，根据不同的应用需要选择不同类型的传感器进行测量和监测。
传感器原理及应用(技能)
SIPIVT 机电工程系
电容式传感器在液位测量控制中的应用
SIPIVT 机电工程系
Capacitive sensor
汉堡检测 电容式传感器应用：
用于物体位置检测、行程限位、产品计数等；
SIPIVT 机电工程系
3.磁感应式传感器 Magnetic Sensor 电气图形符号
SIPIVT 机电工程系
其作用检测外界信息变化,并转换为系统可识别的电信号, 传送给PLC、计算机等核心控制器。
SIPIVT 机电工程系
1.传感器定义 自动检测装置中, 直接感受被测量, 并将其转换为
可用电信号输出的器件。
传感器组成: 检测部分 转换部分 辅助电源
被测量
敏感元件
转换元件
电信号
辅助电源
SIPIVT 机电工程系
SIPIVT 机电工程系
案例2： 现有两个传感器S1和S2, 当两个传感器同时检测到物体时,
则控制指示灯HL2亮； 分析：两个传感器为“逻辑与”控制关系； 方案1：选择输出特性相同的S1和S2, 可直接串联控制； 用S2的输出端控制 S1电源“-”极的接通
SIPIVT 机电工程系
思考与练习： 选择输出特性不同的S1和S2, 如何设计控制电路？
按照铭牌参数正确连接电源及负载(指示灯)； (2)通电运行,选择适合的被测物体进行检测,记录传感器
的输出特性、检测物体、检测距离范围； (3)选择一个OMRON传感器,记录“型号、工作电压、接线图”
等铭牌参数，正确连接电源和负载(指示灯)； 通电运行,记录传感器输出特性、检测物体、检测距离范围；
SIPIVT 机电工程系
SIPIVT 机电工程系
实训项目1：使用检测模块识别材料属性
检测与转换-名词解释
检测与转换技术―是自动检测技术和自动转换技术的总称，是信息技术的重要组成部分。
它所研究的是信息的提取与处理的理论、方法和技术。
自动检测系统―是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等系统的总称。
传感器―从被测的参量中提取出有用的信息，有时还将它转换成易于传递和处理的电信号的器件。
分A 电量传感器、B&C 电参数传感器。
等精度测量―在同一条件下所进行的一系列重复测量称为等精度测量。
非等精度测量―在多次测量中，如对测量结果精确度有影响的一切条件不能完全维持不变的测量。
真值 ―被测量本身所具有的真正值称为真值。
实际值―把精度更高一级的标准器具所测得的值作为真值，为区别真正的真值，称其为实际值。
标称值―测量器具上所标出来的数值。
示值―由测量器具读数装置所指示出来的被测量的数值。
测量误差―用器具进行测量时，所测量出来的数值与被测量的实际值之间的差值。
精度―任何测量系统的测量结果都有一定的误差，这个误差称为精度。
按表示方法分类绝对误差―是示值与被测量真值之间的差值。
相对误差――是绝对误差与被测量的约定值之比。
按误差出现的规律分类系统误差―按某种已知的函数规律变化而产生的误差。
分为恒定系误差、变值系误差。
随机误差―偶然性误差，由未知变化规律产生的误差。
粗大误差―是指在一定的条件下测量结果显著的偏离其实际值时所对应的误差。
按来源分类 ―工具误差、方法误差 按被测量随时间变化的速度分类―静态误差、动态误差 按使用条件分类―工具误差、方法误差 静态误差、动态误差 基本误差、附加误差按误差与被测量的关系分类―定值误差、累积误差残差―是指测量值与被测量的某一算术平均值之差。
用Vi 表示。
.系统误差的减小―1.引入修正值法 2.零位式测量法 3.替换法 4.补偿法 5.对照法传感器的静态特性―传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输出－输入关系。
静态特性的指标：线性度、迟滞、重复性、灵敏度线性度：对于实际的传感器，测出的输出-输入校准（标定）曲线与其理论拟合直线之间的偏差，称为该传感器的“非线性误差”，又称线性度。
光电传感器技术在安全监测中的应用
光电传感器技术在安全监测中的应用随着科技的飞速发展，光电传感技术在我们生活中的应用越来越广泛。
可以说，这种技术已经深深地渗透进了各个领域，给我们带来了极大的便利和安全保障。
特别是在安全监测领域，光电传感技术更是发挥了重要的作用，保障了我们的生命财产安全。
一、光电传感技术的原理光电传感技术是通过光电自动控制技术，在各种物质或环境发生作用变化时，利用传感器将这种变化转换为光、电信号，并进行处理、分析和判断，最终得到我们想要的结果。
光电传感器是其中的核心部件，它通过光电效应将模拟量转换为数字量，将物体或环境的信息进行收集和传递。
二、光电传感技术在安全领域的应用光电传感技术在安全领域的应用范围非常广泛。
在消防设备中，光电传感器可以探测烟雾、火焰等各种危险物质以及有害气体；在工业生产领域中，光电传感器可以监测设备的状态，识别生产物料、成品和油液水的水位和流量；在道路交通中，光电传感技术也可以用于红绿灯、交通信号灯以及安全气囊等装置的控制。
三、车辆安全监测中的光电传感技术应用在车辆领域，光电传感技术更是被广泛应用。
我们常见的车载雷达、控制制动系统、监测引擎等都是离不开光电传感器的。
在车辆安全监测系统中，利用光电传感技术可以实现对车辆各种情况的监测，例如:1. 液压刹车系统光电传感器可以识别挡位的状态，一旦驾驶员踩下了刹车，光电传感器就会立即检测到并实现刹车的控制。
2. 监测轮胎胎压轮胎胎压异常会影响行车，光电传感技术可以实时监测车辆轮胎的胎压，并在胎压异常时发出警报。
3. 监控车速光电传感器可以捕捉车轮的转速，根据车轮的转速变化来推算车辆的行驶速度。
这个方法实时性高，准确性较高。
4. 监测车身高度利用光电传感技术可以探测车身的高度，如果超载，传感器就会发出警报提示驾驶员减少载重。
四、总结光电传感技术在安全监测中的应用已经成为了保障人们生命财产安全的重要措施。
未来随着科技进步的不断推进，光电传感技术在安全监测领域的应用必将更加广泛深入。
实验二十七 光电传感器测转速实验
实验二十七光电传感器测转速实验一、实验目的：了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。
二、基本原理：光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示ｆ，即可得到转速ｎ=10f。
实验原理框图如图27—1所示。
图27—1 光耦测转速实验原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的转速调节0～24V直流稳压电源、+5V直流稳压电源、电压表、频率\转速表；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。
四、实验步骤：1、将主机箱中的转速调节0～24V旋钮旋到最小(逆时针旋到底)并接上电压表；再按图27—2所示接线，将主机箱中频率／转速表的切换开关切换到转速处。
图27—2 光电传感器测速实验接线示意图2、检查接线无误后，合上主机箱电源开关，在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源(调节电压改变电机电枢电压)，观察电机转动及转速表的显示情况。
3、从2V开始记录每增加1V相应电机转速的数据(待转速表显示比较稳定后读取数据)；画出电机的V-ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。
实验完毕，关闭电源。
五、思考题：已进行的实验中用了多种传感器测量转速，试分析比较一下哪种方法最简单、方便。
实验二十八光电传感器控制电机转速实验一、实验目的：了解光电传感器(光电断续器—光耦)的应用。
学会智能调节器的使用。
二、基础原理：利用光电传感器检测到的转速频率信号经F/V转换后作为转速的反馈信号，该反馈信号与智能人工调节仪的转速设定比较后进行数字PID运算，调节电压驱动器改变直流电机电枢电压，使电机转速趋近设定转速(设定值：400转／分～2200转／分)。
转速控制原理框图如图28—1所示。
图28-1 转速控制原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、+5V直流稳压电源；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。
传感器实验总结报告范文(3篇)
第1篇一、实验背景随着科技的飞速发展，传感器技术在各个领域都得到了广泛的应用。
传感器作为一种将非电学量转换为电学量的装置，对于信息采集、处理和控制具有至关重要的作用。
本实验旨在通过一系列传感器实验，加深对传感器基本原理、工作原理和应用领域的理解。
二、实验目的1. 了解传感器的定义、分类和基本原理。
2. 掌握常见传感器的结构、工作原理和特性参数。
3. 熟悉传感器在信息采集、处理和控制中的应用。
4. 培养动手操作能力和分析问题、解决问题的能力。
三、实验内容本次实验共分为以下几个部分：1. 压电式传感器实验- 实验目的：了解压电式传感器的测量振动的原理和方法。
- 实验原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。
工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
- 实验步骤：1. 将压电传感器装在振动台面上。
2. 将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。
3. 将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。
将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。
将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。
4. 合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。
5. 改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。
2. 电涡流传感器位移特性实验- 实验目的：了解电涡流传感器测位移的原理和方法。
- 实验原理：电涡流传感器利用电磁感应原理，当传感器靠近被测物体时，在物体表面产生涡流，通过检测涡流的变化来测量物体的位移。
- 实验步骤：1. 将电涡流传感器安装在实验平台上。
2. 调整传感器与被测物体的距离，观察示波器波形变化。
3. 改变被测物体的位移，观察示波器波形变化。
3. 光纤式传感器测量振动实验- 实验目的：了解光纤传感器动态位移性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光电传感器的模拟量检测
1.光电比色温度计
光电比色湿度iI是根据热辐射定律．使用光电他址行非接触测温的一个典型例子。
根据
有关的辐射定律，物体在两个特定波长Al小L的LI、J；，之比与该物体的温度成指
数关系。
式中。
从从物体的照度冉关的常数。
因此，我们只要测山Jd?、如之比。
就能算出物休的温度人图12 10所示为光电1七色温
度计的原型图。
洲讽对象发出的辐射光经物镜2投射到半透半反镜3上．它将光线分为两路：纪一路光线
经反射镜4、门铅55t以使用者的眼睛。
以便瞄准测温对象：第二路光线穿过半透半反镜成像
于光饲7，迥过光导榨8混合均勾店投射到分光镜tJ上．分光镜的功能足伎红外光通过，dJ见
光反刘。
红外光透过分光镜到达滤AVX钽电容光片lo，滤光片的功能足进一步起滤光作用，它只让红外
光中的策一特定波长A、的光线通过，最后被肢光电池H所接收，转换力与JAj成正比的光电流
／t。
滤光片12的作构是只计某一特定波则6光线通过，最后被砍光电池L3所接收，转换为勺
入成正比的光电流J：。
Jl、J：分别经过?b流／L6压转换器H、历转换为电压从、[J，再纤过运
算电路16勇出L／J心，伯。
晌于[／i八J：伍可以代表J，f—／u”故采用——定的力、法uf以计男：出被洲
物的温度人出显示器17显示以来o
2光电式烟尘农度计
烟尘的排放足环境污染的互要来源，为了拌制和减少烟伞的排放达、对烟41的监
测址必要
的。
团12—1t所承为光电式烟尘浓度计的原理图c
光源发出的光线经半透半反镜分成W束强度桶等的光线，—路光线直接到达光电二仪管
7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信导。
另路)L线芽过被洲烟：脉U达光电二恢管6上．义
中—那分光线被坝伞吸4女或折射．烟尘浓度越高，光线的衰减虽越大．到达光电二
极管G／16光
遏丛眺越小。
两路光线均转换成电压信号门、认，出运算电路8计算出t／l八人的他。
外逃一步
其：山；波洲烟伞的浓皮。
采用半透半反镜钽电容3及光电二极管7作为参比迈道则好处是：当光源的)L边姓内于种种原
固有所变化或因环境温度变化引起光电二极管灵敏度发生改变时。
出于两个通道结构
完全“
样．所以在最后运算It、川z值的，上述误差可自动抵消．减小了测员谈差。
根据达种测员力法
也uf以制仟：州宾报警器。
从而及时发现火灾现场。
3．光电式边缘位置检测器
光电式边缘位置检测器是用来枪洲带型材料在：[：广过程小偏周11：确位置的大小及入向，
从而为纠偏控制，巳路提供纠偏信号。
例如，衣冷轧带测厂中，某曲1：艺采用连续生产方式。
如
连续酸洗、退火、镀锡等，带钢在L述运动过程“k易产生上偏。
仅初迁偏时。
边绿使常均传送机
械发生碰腔而出现栓边，造成废品：图12 12(a)所小为光bZC边缘仿置检洲传感器的原
地图*
光源1发出的光线经透镜2会聚为平行光束，投创到透镜3、再被会聚到光敏电阻1(RI)
L。
在平行光束到达透镜3的达，K有部外光线受到陋侧传构的遮挡．从而仪到达光敏电阻的光通星减小。
阁12—12(1，)所di为测量电路简图。
纠户，R1、从是同型号rTl 光敏电阻．RL作为
测量大；件装在带材下方．认州遮光军单仆，起混度补偿作用。
当带材处于止确位置(中间价旨)
时．由z4、、R2、风、风纵成的电斯麦迪电子桥个衡．故人器输出电乐认为军；省带构左他时，迈光而积城小．
到达光敏电KK的光通且增大．光敏电阻州5R值x1随；之减小，U1桥失去平衡，差分放大器将这平
衡电儿加以放大，输出电压zJ。
为不位。
它反映／带材地偏的方N及大小。
反之，卡带材有侗
HJ，认为负tL。
输川俏号LL一人面内际示器显小出火．另—方间被送别执行机构．为纠偏掉制系
统提供纠偏信号。
需要说明的处．辅E1Jl电压仪作为控制信号，而不要求精确测量带材偏离的大cjmc%ddz
小。
朋以光电，G什IJJ蝴)L做电阻!将要求精确测星，就个能使出光敏电阻(光蚊Et附线性较羌)。