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光電傳感器原理

光電傳感器圖：

光電傳感器原理：

   光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時，它與普通二極管一樣，反向電流很小（＜µA），稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號。

   光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個極——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流Iceo= （1+β）Icbo（很小），比一般三極管的穿透電流還小；當(dāng)有光照時，激發(fā)大量的電子-空穴對，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。

光電傳感器原理是什么？

①光的性質(zhì)

直射光在空氣中和水中時，總是直線傳播。

使用對射型傳感器外置的開叉來檢測微小物體的示例便是運(yùn)用了 這種原理。

曲折

是指光射入到曲折率不同的界面上時，通過該界面后，改變行進(jìn) 方向的現(xiàn)象。

反射（正反射、回歸反射、擴(kuò)散反射）

在鏡面和玻璃平面上，光會以與入射角相同的角度反射，稱為正 反射。

3個平面互相直角般組合的形狀稱為三面直角棱鏡。

如果面向三面直角棱鏡投光，將反復(fù)進(jìn)行正反射，最終的反射光 將向投光的反方向行進(jìn)。 這樣的反射稱為回歸反射。

多數(shù)的回歸反射板都是由數(shù)mm角的三面直角棱鏡按規(guī)律排列而 構(gòu)成的。

此外，在白紙等沒有光澤性的表面上，光線將向各個方向反射， 這樣的反射稱為擴(kuò)散反射。

擴(kuò)散反射型將該原理作為檢測方式。

偏光

光線可以表現(xiàn)為與其行進(jìn)方向垂直的振動波。作為光電傳感器的 光源，主要使用LED。從

LED投射的光線，會在與行進(jìn)方向垂直的各個方向上振動，這 種狀態(tài)的光稱為無偏光。將無偏

光的光的振動方向限制在一個方向上的光學(xué)過濾器稱為偏光過濾 器。即從LED投光，并通過偏

光過濾器的光線只在一個方向上振動，這種狀態(tài)稱為偏光（正確 地說應(yīng)為直線偏光）。在某

一方向（例如縱方向）上振動的偏光，無法通過限制在其垂直方 向（橫方向）上振動的偏光

過濾器。回歸反射型的M.S.R功能（→③M.S.R.功能 （Mirror Surface Rejection：鏡面體光澤

清除）頁）和作為對射型配件的防止相互干擾過濾器就是應(yīng)用了 這種原理。

②光源

光的點(diǎn)亮方式

〈脈沖變調(diào)光〉

多數(shù)光電傳感器采用脈沖變調(diào)光，基本以一定周期反復(fù)投光。

由于很容易排除雜亂光的影響，所以可以實(shí)現(xiàn)長距離檢測。在帶 防止相互干擾功能的類型中

，投光的周期會根據(jù)干擾光和雜亂光而在一定范圍內(nèi)變化。

〈直流光〉

是連續(xù)投射一定光量的光線，在標(biāo)記傳感器等部分機(jī)型中使用。 能得到高速響應(yīng)性，但有檢

測距離短，容易受雜亂光影響等缺點(diǎn)。

光源色與種類

③光纖型

構(gòu)造

由于檢測部（光纖）中完全沒有電氣部分，所以耐干擾等耐環(huán)境 性良好。

E3X-DA-S（數(shù)字放大器）

檢測原理

光纖由中間的核心和外圍部分曲折率較小的外包金屬構(gòu)成。

如果光線入射到核心部分，光線將會在與外包金屬的交界面上一 邊反復(fù)進(jìn)行全反射，一邊行進(jìn)。通過光纖

內(nèi)部從端面發(fā)出的光線以約60°的角度擴(kuò)散，照射到檢測物體 上。

光電傳感器的應(yīng)用

光電傳感器光電傳感器
它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。

一．光電池在光電檢測和自動控制方面的應(yīng)用
光電池作為光電探測使用時，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。由于光電池工作時不需要外加電壓；光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置等。

二、防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進(jìn)行監(jiān)測、自動顯示和超標(biāo)報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達(dá)光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。