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光电传感器原理

光电传感器原理

光电传感器图:

光电传感器原理


光电传感器原理:

   光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样,只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口,以便于光线射入,为增加受光面积,PN结的面积做得较大,光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下,并与负载电阻相串联,当无光照时,它与普通二极管一样,反向电流很小(<µA),称为光敏二极管的暗电流;当有光照时,载流子被激发,产生电子-空穴,称为光电载流子。在外电场的作用下,光电载流子参于导电,形成比暗电流大得多的反向电流,该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比,于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。

   光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外,还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大,一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极,基极不引出,管壳同样开窗口,以便光线射入。为增大光照,基区面积做得很大,发射区较小,入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏,发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo= (1+β)Icbo(很小),比一般三极管的穿透电流还小;当有光照时,激发大量的电子-空穴对,使得基极产生的电流Ib增大,此刻流过管子的电流称为光电流,集电极电流Ic=(1+β)Ib,可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。

光电传感器原理是什么?


①光的性质
直射
光在空气中和水中时,总是直线传播。
使用对射型传感器外置的开叉来检测微小物体的示例便是运用了 这种原理。
光电传感器
 
曲折
是指光射入到曲折率不同的界面上时,通过该界面后,改变行进 方向的现象。
光电传感器
 
反射(正反射、回归反射、扩散反射)
在镜面和玻璃平面上,光会以与入射角相同的角度反射,称为正 反射。
3个平面互相直角般组合的形状称为三面直角棱镜。
如果面向三面直角棱镜投光,将反复进行正反射,最终的反射光 将向投光的反方向行进。
这样的反射称为回归反射。
多数的回归反射板都是由数mm角的三面直角棱镜按规律排列而 构成的。
此外,在白纸等没有光泽性的表面上,光线将向各个方向反射, 这样的反射称为扩散反射。
扩散反射型将该原理作为检测方式。
光电传感器
 
偏光
光线可以表现为与其行进方向垂直的振动波。作为光电传感器的 光源,主要使用LED。从
LED投射的光线,会在与行进方向垂直的各个方向上振动,这 种状态的光称为无偏光。将无偏
光的光的振动方向限制在一个方向上的光学过滤器称为偏光过滤 器。即从LED投光,并通过偏
光过滤器的光线只在一个方向上振动,这种状态称为偏光(正确 地说应为直线偏光)。在某
一方向(例如纵方向)上振动的偏光,无法通过限制在其垂直方 向(横方向)上振动的偏光
过滤器。回归反射型的M.S.R功能(→③M.S.R.功能 (Mirror Surface Rejection:镜面体光泽
清除)页)和作为对射型配件的防止相互干扰过滤器就是应用了 这种原理。
光电传感器
光电传感器
光电传感器
②光源
光的点亮方式
〈脉冲变调光〉
多数光电传感器采用脉冲变调光,基本以一定周期反复投光。
由于很容易排除杂乱光的影响,所以可以实现长距离检测。在带 防止相互干扰功能的类型中
,投光的周期会根据干扰光和杂乱光而在一定范围内变化。
光电传感器
〈直流光〉
是连续投射一定光量的光线,在标记传感器等部分机型中使用。 能得到高速响应性,但有检
测距离短,容易受杂乱光影响等缺点。
光电传感器
光源色与种类
光电传感器
 
③光纤型
构造
由于检测部(光纤)中完全没有电气部分,所以耐干扰等耐环境 性良好。
光电传感器
E3X-DA-S(数字放大器)
光电传感器
 
检测原理
光纤由中间的核心和外围部分曲折率较小的外包金属构成。
如果光线入射到核心部分,光线将会在与外包金属的交界面上一 边反复进行全反射,一边行进。通过光纤
内部从端面发出的光线以约60°的角度扩散,照射到检测物体 上。
 
光电传感器


光电传感器的应用

光电传感器光电传感器
它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来,新的光电器件不断涌现,特别是CCD图像传感器的诞生,为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。

一.光电池在光电检测和自动控制方面的应用
光电池作为光电探测使用时,其基本原理与光敏二极管相同,但它们的基本结构和制造工艺不完全相同。由于光电池工作时不需要外加电压;光电转换效率高,光谱范围宽,频率特性好,噪声低等,它已广泛地用于光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。

二、防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。为了消除工业烟尘污染,首先要知道烟尘排放量,因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加,光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加,到达光检测器的光减少,因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

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